ساخت عینک‌ هوشمند ردیابی چشم بدون نیاز به دوربین_غروب شهر

ردیابی چشم (Eye Tracking) پتانسیل بسیاری برای تشکیل تعامل طبیعی بین انسان و کامپیوتر دارد، اما راه حلهای حاضر تا این مدت پیچیده و ازردهکننده می باشند. سیستم‌های مبتنی بر دوربین نیاز به پردازش پیچیده عکس دارند و نگرانی‌هایی نیز در قسمت حریم خصوصی تشکیل می‌کنند. حسگر‌های لنز تماسی نیز می‌توانند علتتحریک چشم شوند. راه حلهای جانشین که سیگنال‌های الکتریکی عضلات چشم را اندازه‌گیری می‌کنند، نتایج ناسازگاری اراعه خواهند داد. با وجود دهه‌ها تحقیق، تشکیل فناوری ردیابی دقیق و راحت چشم هم چنان یک چالش مهندسی باقی مانده است.

مشکل مهم، نیاز به نظارت دقیق بر حرکات ظریف چشم بدون تداخل در دید طبیعی یا تشکیل ناراحتی است. سیستم‌های دوربین باید حجم بسیاری از داده‌های تصویری را در زمان واقعی پردازش کنند و تغییرات نور و ویژگی‌های چشم را در نظر بگیرند. حسگر‌های لنز تماسی نیز قطعات الکترونیکی را مستقیم روی سطح چشم قرار خواهند داد که امکان پذیر علتتحریک شوند. نبوده است فناوری ردیابی چشم قابل مطمعن و غیرتهاجمی، کاربرد‌های این فناوری در حقیقت افزوده، فناوری‌های کمکی و نظارت پزشکی را محدود کرده است.

راه‌حل تازه: حسگر‌های نوری پروسکایتی

پیشرفت‌های تازه در مواد پروسکایتی، ترکیبات بلوری با خواص نوری و الکترونیکی سودمند، راه‌حل احتمالی برای حل این مشکل اراعه خواهند داد. این مواد می‌توانند نور را با حساسیت بالا تشخیص دهند و از طریق فرآیند‌های ساده و کم‌دمایی تشکیل شوند. ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد آنها، این مواد را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای ساخت حسگر‌های نوری مینیاتوری تبدیل کرده است.

عینک‌های هوشمند با حسگر‌های پروسکایت

دانشمندان چند مؤسسه تحقیقاتی در چین، عینک‌های هوشمندی گسترش داده‌اند که موقعیت چشم را با منفعت گیری از آرایه‌ای از حسگر‌های نوری پروسکایتی (به جای دوربین یا لنز تماسی) ردیابی می‌کنند. این سیستم نور منعکس‌شده از چشم را اندازه‌گیری می‌کند تا جهت نگاه را با دقت پنج درجه تعیین کند.

محققان با الهام از فرآیند‌های معدنی‌سازی بیولوژیکی، روشی تازه برای رشد بلور‌های پروسکایتی گسترش دادند. آنها لایه‌ای از پلی‌آکریلیک اسید سدیم (PAAS) به فرآیند اضافه کردند که بلور‌های پروسکایت را به راه اندازی ساختار‌های بزرگ‌تر و منظم‌تر هدایت می‌کند؛ این کار همانند به نحوه راه اندازی پوسته در موجودات دریایی است. این روش تبدیل تشکیل فیلم‌های متیل‌آمونیوم سرب یدید با قابلیت‌های تشخیص نور شد.

حسگر‌های پروسکایت بهبودیافته حساسیت قابل توجهی نشان دادند و به تغییرات نور ۳۰۰ برابر نیرومندتر جواب دادند. آنها ۲۲.۰۹ آمپر جریان به ازای هر وات توان نور ورودی تشکیل کردند و بعد از آزمایش‌های طویل در رطوبت معمولی، ۹۱٪ از کارکرد اولیه خود را نگه داری کردند.

کارکرد عینک‌های هوشمند

عینک‌های هوشمند شامل یک شبکه از این حسگر‌ها می باشند که به‌طوری قرار گرفته‌اند که نور منعکس‌شده از مناطق گوناگون چشم را تشخیص خواهند داد.

به گزارش نانوورک، الگوریتم‌های شبکه عصبی سیگنال‌های حسگر‌ها را در زمان واقعی پردازش می‌کنند تا موقعیت چشم را تعیین کنند. آزمایش‌ها دقت ۹۹.۸۶٪ را نشان دادند. این سیستم حتی با تحول فاصله بین حسگر‌ها و چشم از ۱۴ تا ۵۶ میلی‌متر نیز دقت خود را نگه داری کرد.

برای نشان دادن کاربرد‌های عملی، محققان عینک‌های هوشمند خود را به یک ماشین کنترلی متصل کردند. کاربران با منفعت گیری از حرکات چشم، ماشین را از مسیر‌های پیچیده عبور دادند. سیستم در کمتر از ۱۳۰ میلی‌ثانیه جواب داد، سرعتی که برای کنترل روان ماشین کافی است. کارکرد این سیستم در شرایط نوری گوناگون محیط‌های داخلی پایدار باقی ماند.

این فناوری چند محدودیت راه حلهای حاضر ردیابی چشم را رفع می‌کند. این سیستم از بار محاسباتی و نگرانی‌های حریم خصوصی سیستم‌های مبتنی بر دوربین اجتناب می‌کند و در عین حال دقت شبیهی اراعه می‌دهد. حسگر‌های غیرتماسی نیز ناراحتی ناشی از دستگاه‌های لنز تماسی را از بین می‌برند. تشکیل مبتنی بر محلول مواد پروسکایت نیز امکان تشکیل کم‌هزینه را فراهم می‌کند.

شدت و قابلیت مطمعن این سیستم آن را برای کاربرد‌های واقعی که نیاز به ردیابی دقیق چشم دارند، مناسب می‌کند. متخصصان پزشکی می‌توانند الگو‌های حرکتی چشم را برای تشخیص شرایط عصبی نظارت کنند. افراد با محدودیت حرکتی می‌توانند دستگاه‌های کمکی را از طریق حرکات چشم کنترل کنند. سیستم‌های حقیقت افزوده نیز می‌توانند رابط‌های طبیعی‌تر و بدون نیاز به دست اراعه دهند.

این تحقیق مشخص می کند که حسگر‌های نوری پروسکایتی می‌توانند ردیابی چشم دقیق و غیرتهاجمی را در قالبی عملی ممکن سازند. ترکیب تشخیص دقیق حرکت، زمان جواب سریع و کارکرد پایدار در شرایط گوناگون، نیاز‌های کلیدی برای پذیرفتن گسترده رابط‌های کنترل‌شده با چشم را رفع می‌کند.

انتهای مطلب/