عدسات لاصقة تجميلية مشفرة مكانياً ولونياً لتعقب العين الطبيعي المحسّن

عدسات أذكى لشاشات أذكى

في كل مرة تقرأ فيها جملة أو تمسح شارعاً بنظرك أو تطالع هاتفك، تقوم عيناك بحركات صغيرة ومعقّدة. الأجهزة القادرة على تتبع هذه الحركات توفّر واقعاً افتراضياً أكثر طبيعية، وتحكماً بدون استخدام اليدين للأشخاص ذوي الإعاقات، وأدوات جديدة للأطباء وعلماء النفس. لكن أجهزة تتبّع العين الحالية غالباً ما تفشل في الحياة اليومية، خصوصاً في الهواء الطلق أو عندما تحجب الأجفان والرموش جزءاً من العين. تقدم هذه الدراسة حلاً بسيطاً بشكل مدهش: عدسات لاصقة تجميلية مطبوعة خصيصاً تحول العين نفسها إلى هدف واضح وملوّن للكاميرات، ما يجعل تتبّع العين أكثر دقة وأكثر متانة وأسهل في الاستخدام في العالم الحقيقي.

لماذا تتبع العين صعب جداً

تعمل أجهزة تتبّع العين الحديثة عادة مثل كاميرات متطوّرة تراقب الحدقة الداكنة والانعاكسات على سطح العين. نظرياً تكشف هذه الميزات إلى أين تنظر؛ عملياً فهي هشة. ضوء الشمس، أضواء الغرف، وانعكاسات النوافذ أو الأشجار تشتت الصورة. الأجفان والرموش تحجب الحدقة جزئياً. كما تختلف العيون الطبيعية في اللون والتباين من شخص لآخر. نتيجة لذلك، كثيراً ما يكافح البرنامج لإيجاد الحدقة بشكل موثوق، خصوصاً مع كاميرات بسيطة ومنخفضة التكلفة. هذه الهشاشة تشكّل عقبة رئيسية أمام التطبيقات اليومية، من نظارات الواقع الافتراضي إلى أنظمة مراقبة السائقين والأدوات السريرية.

عدسة زينة لها غرض مخفي

أدرك الباحثون أنه بدلاً من إجبار الخوارزميات على التأقلم مع خواص العين العارية، يمكنهم تعديل ما تراه الكاميرا بلطف. استخدموا عدسات لاصقة تجميلية شائعة الاستخدام — عدسات رخيصة يرتديها الناس لتغيير لون عيونهم الظاهر — وطبَعوا حلقة دقيقة من أشكال ملونة حول القزحية. تستخدم الحلقة ثلاثة ألوان ضوئية أساسية: شريط أزرق يحمل اثنتي عشرة دائرة خضراء ساطعة، يفصل بين كل منهما نقطة حمراء صغيرة. وبما أن الأحمر والأخضر والأزرق متباعدة جيداً في اللون، حتى كاميرا RGB رخيصة تستطيع تمييزها بسهولة. يجلس النمط عند حافة منطقة الرؤية بحيث لا يعيق البصر ويظل مرئياً للكاميرات حتى عندما تنظر من الجانب. مادة العدسة نفسها رقيقة، ونفاذية للأكسجين، ومحبة للماء، وأظهرت اختبارات المختبر بقاء خلايا مرتفعاً وعدم تسرب الصبغة، ما يشير إلى أن العدسات آمنة ومريحة للارتداء المطوّل.

تحويل أنماط الألوان إلى تحديد نظر دقيق

بمجرد ارتداء هذه العدسات المنقوشة، يصبح تتبّع العين مسألة هندسة ولون بدلاً من مهمة هشة لاكتشاف الحدقة. خطوات بسيطة لمعالجة الصورة تعزل أولاً الدوائر الخضراء الساطعة على الحلقة الزرقاء، ثم تحسب مراكز هذه الدوائر في كل إطار. ونظراً لأن الدوائر ذات حجم وتباعد معروفين، يبني البرنامج رسم خرائطي بين مواضعها في الصورة والاتجاه الفعلي للنظر. في اختبارات على نموذج عين ميكانيكي، حقق هذا الرسم الخطأ الزاوي أقل من درجة واحدة، حتى عندما تم معايرته باستخدام مجموعة صغيرة فقط من نقاط المرجع. تخدم النقاط الحمراء دوراً مختلفاً: عندما تتحرك العين بسرعة ولا تستطيع الكاميرا تجميد الحركة، تتحوّل تلك النقاط إلى خطوط حمراء متلطخة. من خلال تتبع هيكل هذه الخطوط ودمجها مع معلومات من إطارات ثابتة مجاورة، يستعيد النظام الأجزاء المفقودة من مسار العين، موفّراً تتبّعاً مستمراً حتى أثناء حركات سريعة.

تتبّع موثوق على أشخاص وأماكن حقيقية

أظهرت اختبارات على البشر أن هذا النهج يعمل جيداً خارج المختبر أيضاً. ارتدى المتطوعون العدسات الخاصة وجهاز تتبّع خفيف التركيب على الرأس مزوّد بكاميرتين خارج المحور تراقبان العينين وكاميرا ثالثة تسجّل المشهد. في إضاءة متنوعة — في الداخل، بجوار النوافذ، وفي الهواء الطلق — تم التعرف على ميزات الدائرة الخضراء في حوالي 93 بالمئة من الصور، مقابل أقل من 55 بالمئة لطرق كشف الحدقة التقليدية على العيون العارية. أمكن قياس موضع العين بدقة واحترافية أفضل من درجة واحدة عبر أشخاص متعددين ذوي خصائص عيون مختلفة، وكانت هذه الأداءات مستقرة لفترة ارتداء مستمرة لا تقل عن ست ساعات. كما استطاع النظام اكتشاف وتصحيح التحولات الكبيرة لموضع الكاميرا بالنسبة للعين إلى حد كبير باستخدام الترتيب الثلاثي الأبعاد للدوائر، ما خفّض الأخطاء الكبيرة الناتجة عن انزلاق إلى بضعة درجات فقط. شملت العروض العملية اختيار أي صورة على شبكة تحتوي دراجة هوائية، تحليل كيفية تحرك نظر شخص عبر أسطر نصية، وتتبع علامة متحركة في الخارج عبر مشاهد وضوء شمس متغير.

ماذا يعني هذا للتفاعل اليومي المعتمد على العين

لغير المتخصّصين، الرسالة الجوهرية بسيطة: بإضافة نمط ملون مصمّم بعناية إلى عدسة لاصقة عادية، جعل الباحثون العين أسهل بكثير لقراءة الكاميرات. بدلاً من الصراع مع ميزات طبيعية باهتة، يركّز النظام على معالم ساطعة ومتباعدة بعناية تتحرك تماماً مع العين. هذا التغيير يعزز الموثوقية، ويحافظ على الدقة ضمن الزاوية الصغيرة التي تغطيها أبصر العين الحادّة، ويعمل في ظروف واقعية، من المكاتب إلى الساحات الحضرية. قد تساعد هذه العدسات التجميلية المحسّنة في نقل واجهات التحكم بالعين، وواقعي الواقع الافتراضي والمعزّز الأكثر طبيعية، وأدوات محسّنة لدراسة الانتباه والإدراك من المختبرات المتخصصة إلى الأجهزة اليومية.

الاستشهاد: Zhu, H., Huang, H., Yang, H. et al. Spatial-chromatic encoding cosmetic contact lenses for enhanced natural eye tracking. Nat Commun 17, 2289 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68918-y

الكلمات المفتاحية: تتبّع العين, عدسات لاصقة ذكية, التفاعل بين الإنسان والحاسوب, تقدير النظر, الواقع المعزّز