人类的视觉系统虽然是重要的信息获取途径，但只能感知可见光这一狭窄的电磁波段，并且在处理大量视觉信息时存在选择性注意的局限。为了扩展人类感知的频谱范围、提高信息获取效率，我国第四军医大学等联合研究团队将人眼活动与微波超表面控制相结合，通过眼动追踪技术捕捉注视点等信息，利用可编程编码超表面动态调控微波辐射的波束方向，提出了一种基于视觉超表面的视觉感知信息增强系统框架，能够实现对被遮挡物体的感知以及声音与视觉的转换，弥补了人类视觉的不足，未来可能应用于地震救援和新一代通信等领域。

该系统通过眼动数据处理程序识别用户的感兴趣区域，然后由现场可编程门阵列（FPGA）和数模转换（DAC）模块生成控制信号，动态调整超表面的数字编码序列，从而实现波束的精准指向、分裂或散射。随后，还通过人类眼睛的目标选择和跟踪算法提出了一种智能跟踪系统，能够减轻感官负担并提高信息获取效率。最后，借助提出的超表面系统，实现了声波振动与微波信息的转换，以及与人眼可见的视觉字符的转换。

研究人员开展实验验证了四个具体应用：一是生理信号监测，通过微波照射检测多个目标的心跳与呼吸，并与接触式传感器结果高度吻合；二是“X 射线眼”功能，成功检测到木板障碍物后方人员的位置及其跳跃、行走等动作；三是“一瞥即忘”智能跟踪，利用 KLT 算法，使系统能在用户短暂注视后自动持续跟踪动态目标；四是面向聋人的无障碍语音获取，通过分析扬声器表面振动反射的微波信号，经噪声抑制和语音识别处理后，将语音转换为文本并显示于可穿戴设备上，实现了“看到声音”。

实验结果表明，该系统能有效扩展人类的感知频谱，在存在遮挡或多目标干扰的环境中实现精确的生理监测、目标定位与动作识别，并成功辅助特殊人群获取语音信息。这些功能验证了该系统在提高视觉信息获取效率、扩展人类感知边界方面的强大潜力。未来，这种技术有望在可穿戴设备、搜救和目标追踪等多个领域得到广泛应用。

沈阳消防研究所译自：Qiu, T.,An, Q., Wang, J. et al. Vision-drivenmetasurfaces for perception enhancement. NatCommun 15,1631(2024)

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