用于測量佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測量佩戴眼鏡（21）的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法，該眼鏡安裝有位置標識裝置（22），該方法利用一個獨立計算機裝置（1，10），該計算機裝置包括一個屏幕、一個靶體（8，18）、一個具有用于確定其傾角的裝置的圖像采集系統(tǒng)（7，17）、以及一臺計算機。本發(fā)明的方法的主特征在于，其包括以下步驟：使個人在使頭部自然地保持在一個基本上水平的方向（24）上的同時觀察位于前面無窮遠處的一個點；采集此第一姿勢下的眼鏡架（21）的位置的一張第一圖像；使該個人采用一個自然且舒適并且至少涉及頭部的傾斜移動的位置觀察相對于該圖像采集系統(tǒng)放置在一個已知位置上的靶體（8，18）；采集此第二姿勢下的眼鏡架（21）的位置的一張第二圖像；從這兩張圖像其中之一確定雙眼（27）的位置；對所獲得的兩張圖像進行計算機處理以便確定該個人的形態(tài)幾何參數(shù)；以及傳送這些測量結(jié)果。
【專利說明】用于測量佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的【技術領域】涉及用于測量佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法。舉例來講，這些參數(shù)可以例如包括瞳距H)、將瞳孔與鏡片的下邊緣分離開的高度H、全景角度ΘΡ(即，鏡片相對于個人的面部平面的傾角)、眼睛與鏡片V之間的距離DV0、以及還有眼睛的轉(zhuǎn)動中心CR0。了解這些參數(shù)是必不可少的，以便正確地個性化定制一副眼鏡，具體地用漸進式鏡片。
【背景技術】
[0002]還存在能夠測量這些形態(tài)幾何參數(shù)中的一些參數(shù)的多種方法。一種第一類這種方法利用一個帶有攝像機的大尺寸豎直測量柱，該攝像機被調(diào)整到雙眼的高度，佩戴眼鏡的個人觀看其在反射鏡中的自己的反射。那種類型的設備非常笨重并且因此需要大尺寸的處所用于進行測量，并且其在使用上非常不靈活以至于其不能輕易移動以便細化測量，其也不能被分成分開的元件以便適應給定的情況。
[0003]一種第二類方法涉及較小尺寸的設備，具體地適用于放置在桌子上，但需要最受約束的測量協(xié)議和佩戴眼鏡的個人的定位。那種類型的方法需要個人采用用于頭部的非常具體的位置，并且需要在眼鏡架上應用一個夾子，該夾子提供有一個搖桿梁。然后，一個第一步驟在于使個人采用一個自然姿勢，其中阻擋住搖桿梁以便固定夾子與搖桿梁之間的角，此角對應于全景角度。在一個第二步驟過程中，佩戴眼鏡架及其夾子的個人觀看安排在一個屏幕上方的攝像機。個人需要傾斜頭部從而使得受阻的搖桿梁垂直于連接雙眼與攝像機的軸。這種方法需要復雜且精確的調(diào)整，并且其需要佩戴眼鏡的個人的身體部分的一定程度的靈巧性，以便能夠相對于攝像機軸采取正確的位置并且相應地固定搖桿梁的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的用于測量形態(tài)幾何參數(shù)的方法利用在使用上靈活、能夠輕易且快速地進行所述參數(shù)的精確且可靠的測量的設備，同時不對佩戴眼鏡的個人施加約束。貫穿該方法，個人僅需要采用舒適的姿勢，以自然的方式保持頭部，而不需要采用一系列需要頭部的精確定位和傾斜或轉(zhuǎn)動，并且對安裝特定設備沒有任何需要。本發(fā)明的方法還被設計成自動且快速地返回測量結(jié)果。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于測量佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法，所述方法包括實施一個獨立計算機裝置，該計算機裝置具有一個屏幕、一個靶體、一個包括用于確定其傾角的裝置的緊湊型圖像采集系統(tǒng)(所述系統(tǒng)連接到所述屏幕上)、以及一臺能夠控制該圖像采集系統(tǒng)和能夠處理所獲得的圖像的計算機。本發(fā)明的方法的主特征在于，其包括以下步驟:
[0006].使該個人在自然地將頭部保持在一個基本上水平的方向上的同時觀察位于前面無窮遠處的一個點，該副眼鏡占據(jù)該個人的面部上的一個自然位置；
[0007].采集此第一姿勢下的眼鏡架的位置的一張第一圖像；[0008].使該個人通過采用一個自然且舒適的位置觀察相對于該圖像采集系統(tǒng)放置在一個已知位置上的靶體，所述觀察致使以傾斜方式移動該個人的頭部，該副眼鏡相對于該第一姿勢在該個人的面部上保持一個不變的位置；
[0009]?通過與用于該第一姿勢相同的圖像采集系統(tǒng)采集此第二姿勢下的該眼鏡架的位置的一張第二圖像；
[0010].從這兩張圖像其中之一確定雙眼的位置；
[0011].對所獲得的兩張圖像進行計算機處理，以便從雙眼的位置、從該第一姿勢下的該眼鏡架的位置、從該第二姿勢下的該眼鏡架的位置、以及從該圖像采集系統(tǒng)的傾角確定該個人的形態(tài)幾何參數(shù)，所述處理包括計算校正，該計算校正考慮到該第一和第二位置之間的該個人的面部的平面相對于從雙眼到注視點的視軸的傾斜度差；以及[0012]?提供這些測量結(jié)果。
[0013]這種方法的原理依賴于采用兩個自然且舒適的姿勢的眼鏡佩戴者，并且然后依賴于采集與那兩個姿勢相對應的眼鏡架的兩張圖像，并且最后依賴于對那兩張圖像的計算機處理以便從其中推斷所希望的形態(tài)幾何參數(shù)。該圖像采集系統(tǒng)可以包括用于拍攝移動或靜止圖片的至少一個攝像機。應指明的是該圖像采集系統(tǒng)為用于在兩個姿勢下采集兩張圖像的同一個系統(tǒng)。必須特別精確地了解圖像采集系統(tǒng)的軸的傾角以便能夠?qū)τ捎谠搩A角引起的視差進行校正?？梢杂媒o定的傾角以靜止的方式使用圖像采集系統(tǒng)，或者其在一個可能的傾角范圍內(nèi)以可移動的方式使用。在該第一配置下，是佩戴者改變位置以便保證佩戴者的面部出現(xiàn)在攝像機的視野中心內(nèi)。在該第二配置中，采集系統(tǒng)的傾角適應個人的位置，以便保證正確地對個人的面部進行加框。歸于圖像采集系統(tǒng)的術語“緊湊”是指所述系統(tǒng)尺寸小，并且其可以輕易搬運以便將其放置在一件常規(guī)家具(如桌子或書桌)上并且以便使其傾斜合適的角度。有利地，由圖像采集系統(tǒng)攜帶靶體。以此方式，實施本發(fā)明的方法所需的設備沒那么分散。在本發(fā)明的測量方法的另一個優(yōu)選實現(xiàn)方式中，由該圖像采集系統(tǒng)自己構成該靶體。該采集系統(tǒng)在兩個姿勢下拍攝的圖像必須主要顯示相對于個人的雙眼定位的眼鏡架。由于所述眼鏡架在三維中相對于個人的雙眼的位置，對圖像進行計算機處理以便獲得所尋求的參數(shù)所需的所有信息必須清晰地出現(xiàn)在所述圖像中。對眼鏡架和個人的雙眼的基本要求是清晰且精確地出現(xiàn)在圖像內(nèi)。在本發(fā)明的方法中，眼鏡架在個人的面部上的位置在該第一和第二姿勢之間保持不變。一旦準確地定位在面部上，則不從一個位置到其他位置對眼鏡的位置進行重新調(diào)整。然后可以在常規(guī)三角關系的基礎上從所述圖像輕易地推斷形態(tài)幾何參數(shù)。重要的是指出圖像處理包括對所獲得的參數(shù)的計算校正以便考慮該第一和第二姿勢下的相對于個人的雙眼與注視點之間的視軸有區(qū)別地定位的面部的平面。盡管此差異小(為大約幾度)，但對有待確定的參數(shù)的值造成的結(jié)果通常會是顯著的。眼鏡架可以可選地提供有以夾子為形式的位置標識裝置，該夾子提供有多個標記以便能夠在圖像中精確地觀察其三維下的定向及其傾角。該屏幕的主要功能是在個人采用兩個姿勢的同時能夠觀察所采集的圖像。其還可以用來傳送所尋求的形態(tài)幾何參數(shù)的測量結(jié)果?；蛘咄ㄟ^佩戴眼鏡的個人直接地控制或者通過可以是眼鏡商的操作員控制該方法。為了避免描述的含糊性，術語“一副眼鏡”與“眼鏡架”應被理解成是等效的。術語“傾斜”用于頭部的移動，該頭部移動是頭部圍繞一個水平軸的前后轉(zhuǎn)動移動。出于提出一種針對個人的身體部分上的不同實際觀察情況的實際方法，本發(fā)明的方法用于方便測量步驟。因此，通過這種方法確定的參數(shù)受到比很大程度上通過理論計算確定的參數(shù)更少的隨機誤差。
[0014]有利地，眼鏡架安裝有以夾子為形式的位置標識裝置，該夾子提供有多個標記并且固定在所述眼鏡架上，從單個攝像機對所述眼鏡架的傾角進行求值。攜帶多個標記的夾子能夠使得精確地觀察眼鏡架在個人的面部上的傾角。在這種情況下，僅需要一個攝像機以便從所述夾子在攝像機捕獲的圖像內(nèi)的尺寸特征確定此傾角。假設所述攝像機形成根據(jù)本發(fā)明的方法中實施的圖像采集系統(tǒng)的組成部分。
[0015]在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，通過在立體方法中所使用的至少一個攝像機對眼鏡架的傾角進行求值，所述攝像機拍攝兩張圖像。該攝像機拍攝兩張其中出現(xiàn)參考元件的圖像，該元件可以同樣良好地放置在個人的面部上或放置在個人后面的壁上，所述圖像用于確定眼鏡架的傾角。
[0016]優(yōu)選地，通過立體方法中所使用的至少一個攝像機對眼鏡架的傾角進行求值。在本配置中，放置在至少兩個不同位置處且每個拍攝眼鏡架的圖片的至少兩個獨特的攝像機用于確定所述眼鏡架的傾角而不必依賴攜帶標記的夾子。
[0017]有利地，圖像采集系統(tǒng)為高分辨率攝像機。典型地，高分辨率攝影機為具有大于I百萬像素的分辨率的攝像機。攝像機的分辨率越高，測量的精度越令人滿意。
[0018]優(yōu)選地，用于確定圖像采集系統(tǒng)的傾角的裝置包括一個傾斜儀。先驗的，圖像采集系統(tǒng)保持固定在一個給定位置上。然而，對于體型非常高大的人而言，會發(fā)現(xiàn)需要傾斜圖像采集系統(tǒng)以便獲得個人的雙眼和眼鏡架的令人滿意的圖像。需要了解傾角以便隨后結(jié)合在從測量結(jié)果導出的參數(shù)的計算中。
[0019]優(yōu)選地，所述方法測量的形態(tài)幾何參數(shù)為瞳孔與鏡片V的底緣之間的高度H、以及全景角度?P。應回顧的是，當將眼鏡架放置在個人的鼻子上并且該個人正在注視遠處時，該全景角度對應于鏡片V相對于一個豎直平面的傾角。
[0020]有利地，對所測量的高度Hm進行校正以便考慮鏡片V與眼睛之間的距離DV0。
[0021]優(yōu)選地，從兩張圖像之間的差異測量推斷該鏡片與該眼睛之間的距離DV0。當個人正在采用兩個不同姿勢時，拍攝的兩張圖像使得可以計算鏡片與眼睛之間的距離。此距離DVO為可以用本發(fā)明的測量方法測量的另一個形態(tài)幾何參數(shù)。
[0022]優(yōu)選地，操作員位于佩戴眼鏡的個人的前面，所述操作員對圖像采集系統(tǒng)進行調(diào)整并且控制本發(fā)明的測量方法的各個步驟。可以通過眼鏡商實施該方法以便獲得佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的測量結(jié)果。因此，如果合適，眼鏡商操作圖像采集系統(tǒng)以便獲得兩個姿勢下的個人的雙眼與眼鏡架的可用圖像。為此目的，可以將屏幕引導成面向?qū)崟r觀察所述圖像的眼鏡商。還是眼鏡商觸發(fā)圖片拍攝和發(fā)起計算機進行的圖像處理。已經(jīng)開發(fā)出本發(fā)明的測量方法主要用于在眼鏡商的處所上使用。
[0023]有利地，就傾角對采集系統(tǒng)進行調(diào)整以便適應個人的面部的位置。對于此配置而言，通過改變其傾角來移動該采集系統(tǒng)，以便獲得個人的面部的正確加框圖像。
[0024]在本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)選實現(xiàn)方式中，該采集系統(tǒng)的傾角是恒定的，個人將面部定位在合適的高度以便使其出現(xiàn)在圖像的中心。會發(fā)生以下情況:圖像采集系統(tǒng)在傾角上是不可調(diào)的。在這種情況下，圖像采集系統(tǒng)固定在一個給定的位置上，并且移動個人的面部以便將該面部帶到所述采集系統(tǒng)的視野中心內(nèi)。在此配置中，個人受到一些先前的定位約束以便使獲得精確且可靠的測量結(jié)果所需的調(diào)節(jié)組合。[0025]本發(fā)明還涉及一種用于實施本發(fā)明的方法的測量裝置。本發(fā)明的裝置的主要特征在于，該裝置包括一臺計算機、安裝有一個傾斜儀的至少一個攝像機、以及一個使得能夠與測量結(jié)果一起觀察到所述攝像機所拍攝的圖像的顯示屏，可以相互獨立地調(diào)整該攝像機的位置和該屏幕的位置。本測量裝置可以被認為是測量工具，其中各個部件相互連接以便相互影響和提供所希望的測量結(jié)果，而不一定需要任何具體且有約束的安排。就其如何連接在一起而論，這種類型的裝置呈現(xiàn)出一定量的靈活性，并且因此可以輕易安裝在任何類型的環(huán)境下，無論是在桌子還是書桌上還是僅安裝在地上。獨立于攝像機的位置對屏幕的位置進行調(diào)整的能力使得本發(fā)明的測量裝置能夠在多個配置中使用并且使得可以通過以盡可能精確的方式對實施所述方法所需的各件設備進行定位來提高本發(fā)明的測量方法的性倉泛。
[0026]有利地，該測量裝置由組合了屏幕、一個第二攝像機、傾斜儀以及計算機的平板構成，并且還由安裝有其傾斜儀的至少一個攝像機構成。該裝置的此版本是更緊湊版本其中之一，并且其因此可以安裝在一個小空間內(nèi)。通過將該裝置的各個組成部件一起分組在小尺寸的平板上，使得該測量裝置在使用上甚至更靈活，因為個人或操作員可以從單件工具控制該方法的所有內(nèi)容并且執(zhí)行所需要的調(diào)整而對來回移動這些部件或相對于彼此對其進行移動沒有任何需要。應假設平板為可以與個人或操作員輕易搬運兼容的小尺寸物品?？梢跃唧w地在房間中輕易地用手移動這種類型的物品，以便將其安裝在一個精確的位置上并且指向所希望的方向。該平板可以具有一個觸摸屏，或者可以在鼠標的幫助下更常規(guī)使用該平板。該攝像機可以直接固定在該平板上或另外固定在一個可以用于支撐該平板的支座上。
[0027]優(yōu)選地，該裝置包括一個支座，該平板和該攝像機固定在該支座上。該支座通過使該攝像機能夠放置得與該平板非常近而能夠使該裝置變得更緊湊，其中這些兩個元件之間的距離小于幾厘米。
[0028]優(yōu)選地，該攝像機和該平板位于一個豎直平面的任一側(cè)上并且在它們之間形成一個在15°到45°范圍內(nèi)的角。有利地，此角為30°。以此方式，在某一方向上定向該屏幕，并且在相反方向上定向該攝像機。本安排允許眼鏡商直接在該平板的屏幕上觀察佩戴眼鏡的個人的面部，其中該攝像機拍攝的圖像放置在所述平板的背面。在本配置中，眼鏡商無須將該攝像機放置在與個人的面部相同的高度處以便采集圖像。其可以足以將該測量裝置放置在桌子或書桌上并且然后盡可能精確地調(diào)整該平板和攝像機的傾角。
[0029]本發(fā)明的用于測量個人的形態(tài)幾何參數(shù)的方法呈現(xiàn)出特別符合人體工程學且使用方便的優(yōu)點，以至于佩戴眼鏡的個人不需要攜帶任何具體設備并且不需要采用一系列受約束且重復的姿勢。它們還具有通過屏幕或另外通過打印文件即刻給予個人或眼鏡商測量結(jié)果的優(yōu)點。最后，本發(fā)明的方法中實施的測量裝置尺寸小并且因此可以安裝在小體積的房間內(nèi)或安裝在桌子上或書桌上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]以下參照圖1至圖9給出根據(jù)本發(fā)明的測量方法的優(yōu)選實現(xiàn)方式的詳細描述:
[0031].圖1為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的測量裝置的一個第一優(yōu)選實施例的透視圖；
[0032].圖2為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的測量裝置的一個第二優(yōu)選實施例的透視圖；[0033].圖3為該第一姿勢下的個人的頭部與攝像機一起的圖解剖面圖，該個人正在向前看無窮遠處的一個點；
[0034].圖4為該第二姿勢下的個人的頭部與攝像機一起的圖解剖面圖，該個人正在觀看所述攝像機上的靶體；
[0035].圖5為該第一姿勢下的個人的頭部的圖解剖面圖，在于正在向前觀看無窮遠處的一個點；
[0036].圖6為該第二姿勢下的個人的頭部與攝像機一起的圖解剖面圖，在于正在觀看所述攝像機上的靶體；
[0037].圖7為帶有夾子處理標記的一副眼鏡的透視圖；
[0038].圖8為個人的雙眼與安裝有標記夾的一副眼鏡的簡化立面圖，該個人正處于該第一姿勢；以及
[0039].圖9為個人的雙眼與安裝有標記夾的一副眼鏡的簡化立面圖，該個人正處于該
第二姿勢。
【具體實施方式】
[0040]參照圖1，用于實施佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的測量裝置的一個第一優(yōu)選實施例由一個包括一個屏幕和一臺計算機的平板I構成，該平板站立在一個能夠使其站立在平面且水平的表面上的支座2上。支座2包括一個寬的圓形站臺3，該站臺延長一個支撐桿4，該支撐桿圍繞轉(zhuǎn)動軸5鉸鏈式安裝在所述站臺3上。換言之，當站臺3站在水平表面6上時，桿4在一個相對于豎直方向較大或較小范圍傾斜的位置上。桿4可以被認為是小厚度的金屬帶。平板I停留在站臺3上同時斜靠著桿4。一個以高分辨率視頻攝像機(有利地具有大于或等于I百萬像素)為形式的圖像采集系統(tǒng)7通過電子卡固定在桿4上并且其位于所述平板I的背面。該卡還支撐一個觀察靶體8和一個閃光燈9，該靶體和閃光燈用于獲得對照明條件的更好控制的并且用于揭示每只眼睛在攝像機7采集的并且在該屏幕上可見的圖像內(nèi)的角膜反射，以便獲得更好的測量精度。該卡還攜帶一個靠近閃關燈9的電容器。通過該電子卡對該電容器進行充電，通過至少一條通用串行總線(USB)電纜為其供電，所述電容器適用于提供操作閃光燈9所需的能量。該電容器具有能夠非?？焖俚貙﹂W光燈9進行充電并且因此避免兩次連續(xù)閃光之間的等待時間太長的優(yōu)點。平板I可以具有一個觸摸屏，或者其可以通過通過鼠標使用。所述平板I包括該計算機及其用于觸發(fā)該攝像機、恢復圖像、處理所述圖像以及顯示測量結(jié)果的相關聯(lián)軟件。該屏幕的法向指向三維中的一個第一方向，并且攝像機7的視軸指向與該第一方向相反的一個第二方向。無論其在三維中的定向如何，攝像機7具有一個能夠確定其傾角的傾斜儀。此裝置I是緊湊的并且可以輕易地安裝在桌子或書桌上。其還被配置成以便通過尋求測量佩戴眼鏡的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的操作員進行操作，該操作員可以是眼鏡商。佩戴眼鏡21的個人占據(jù)攝像機7前面的一個位置，而眼鏡商面向平板I的屏幕并轉(zhuǎn)動攜帶攝像機7的支撐桿4，從而使得在該顯示屏上正確地對該個人上的眼鏡架21和雙眼27進行加框。然后可以開始本發(fā)明的測量方法。在另一個變體實施例中，可以并排放置該攝像機和該平板的屏幕，以便使該佩戴眼鏡的個人能夠直接操作本發(fā)明的測量方法。
[0041]參照圖2，本發(fā)明的測量裝置10的一個第二優(yōu)選實施例包括一個以高分辨率視頻攝像機為形式的圖像采集系統(tǒng)17，該視頻攝像機有利地具有大于或等于I百萬像素的分辨率。通過具有一個安裝在可變形桿14上的寬站臺13的支座12攜帶攝像機17，可輕易地扭曲該可變形桿以采用多個位置。當站臺13站在一個基本上為平面的表面16上時，桿14在一個相對于一個豎直放向傾向更大或更小范圍的位置上。固定在桿14上的電子卡支撐著攝像機17、一個用于佩戴眼鏡的個人21的觀察靶體18、以及一個閃光燈19，該靶體和閃光燈兩者用于獲得對照明條件的更好的控制和用于揭示每只眼睛在攝像機17采集的圖像中可見且在該屏幕上可觀察的角膜反射，由此獲得更好的測量精度。該電子卡攜帶一個在閃光燈19附近的電容器。通過該電子卡對該電容器進行再充電，通過至少一條通用串行總線(USB)電纜為其供電，所述電容器適用于提供操作閃光燈19所需的能量。該電容器具有能夠非?？焖俚貙﹂W光燈19進行充電并且因此避免兩次連續(xù)閃光之間的等待時間太長的優(yōu)點。無論其在三維中的定向如何，攝像機17具有一個能夠確定其傾角的傾斜儀。與計算機相關聯(lián)且緊鄰所述攝像機17用于觀察所述攝像機17所采集的圖像與所獲得的測量結(jié)果的目的顯示屏通過數(shù)據(jù)連接(例如，如USB電纜30)連接到攝像機17上。電纜30用于將來自該傾斜儀的數(shù)據(jù)與所獲得的圖像一起發(fā)送至該計算機。本實施例中的計算機提供與該第一實施例中的計算機相同的特征。取決于所述屏幕的定向，可以或者通過眼鏡商或者另外通過佩戴眼鏡的個人直接控制本發(fā)明的測量方法。圖像采集系統(tǒng)10尺寸小且輕易地安裝在桌子或書桌上。僅通過用手對該圖像采集系統(tǒng)進行操縱，甚至可以在所述書桌上對其進行移動，或者其可以傾斜至更大或更小范圍。
[0042]在所述兩個實施例中，以縱向模式對攝像機7、17進行定向，由此使得其可以在寬范圍尺寸上覆蓋人員而不需要對所述攝像機7、17的定向進行調(diào)整。然而，對于不平常的情況而言，例如，針對太高、或坐著而不是站著的人，或反之亦然，攝像機7、17可以傾斜至一個合適的角度以便對佩戴者的面部上的圖像進行加框，并且該傾斜儀用于測量相應的傾角從而使得該傾角可以隨后結(jié)合在對所采集的圖像進行的處理中，以便對所獲得的測量結(jié)果進行校正。本發(fā)明的方法的另一個變體實施例在于使用一個固定式攝像機7、17 (S卩，傾角不可調(diào)的攝像機)，其中需要佩戴者例如通過對該佩戴者所坐的座位的高度進行調(diào)整而采用一個合適的位置，從而使得該佩戴者的面部顯得在屏幕8上定中心。除了攝像機7、17獲得的圖像，屏幕還用于顯示測量結(jié)果，并且以一種幾乎瞬時的方式來這樣做。參照圖7，包括多個標記23的夾子22可以固定在個人佩戴的眼鏡架21上以便確定圖像的比例，所述標記23用于對眼鏡架21在三維中的位置和定向進行標識。假設鏡片V的平面與夾子22的平面重合。然而，不總是需要夾子22。使用兩個攝像機的立體測量系統(tǒng)使得可以確定全景角度并且還有比例因子而不需要利用夾子22。
[0043]本發(fā)明的方法或者按照對其進行描述的順序或者按照一個不同的順序?qū)嵤┮韵虏襟E。
[0044]-參照圖3和圖5，佩戴帶有安裝有夾子22的眼鏡架的眼鏡21的個人20占據(jù)攝像機7、17前面的一個位置。眼鏡商讓個人采用舒適且自然并且在與直著向前觀看無窮遠處的一個點的一個第一位置。則該注視方向(用箭頭24表示)基本上是水平的。該眼鏡商通過根據(jù)需要傾斜攝像機7、17來對攝像機7、17進行調(diào)整以便在該屏幕上并且更具體地在所述屏幕的預先確定的區(qū)域中看到該個人的面部，以便實現(xiàn)此目的。
[0045]-一旦該個人的面部良好地定位在攝像機7、17的視野內(nèi)，則該眼鏡商采集一張第一圖像。然后，該計算機確定夾子22在眼鏡架21上的精確三維(3D)定向，并且如用該傾斜儀測量的，從其中推斷全景角度ΘΡ1，該角度被表述為夾子22相對于攝像機7、17的軸25的角?Clipl的函數(shù)并且與攝像機7、17相對于豎直方向的角OCaml相關。由夾子22通過依賴于位于夾子22上的精確了解的相位位置上的至少三個標記23測量全景角度ΘΡ1。這些標記23限定單個平面，并且與圖像處理軟件相關聯(lián)的攝像機7、17確定這三個標記23在參考系(Xc，Yc，ZC)中的3D位置并且因此確定所述平面相對于所述參考系的定向。此定向直接給出角?Clipl。使用POSIT式迭代算法常規(guī)地測量夾子22的標記23的3D坐標。然后獲得以下角關系:
[0046]Opi=OClipl-OCaml
[0047]-參照圖4和圖6，眼鏡商讓個人采用舒適且自然的一個第二姿勢，在于正在觀看放置在攝像機7、17上的靶體8、18。
[0048]-該眼鏡商采集一張第二圖像。再一次測量全景角度ΘΡ2。理想地，該裝置不在兩個姿勢(ΘCaml= ΘCam2= ΘCam)之間移動，因為該攝像機的視野大到足夠覆蓋頭部在這兩個位置之間的移動。在此第二圖像采集過程中操作閃光單元9、19以便獲得角膜反射。從該圖像提取這些角膜反射，如眼鏡架21的左右底邊緣和左右鼻側(cè)，以便測量高度(H)及瞳距(1/2H))。夾子22還用于還原圖像的比例并且因此獲得H和H)的正確值。如在本示例中測量的高度為Hm并且其包括一個誤差，因為在該第二姿勢下保持的頭部的位置不是圖4和圖6中用虛線26所示的夾子22表示的理想位置，即，其中誤差為零并且與傾斜角90° -OCam的頭部對應的位置，其中OCam為攝像機7、17與豎直方向之間的角。該高度的真值Hr與所測量的高度Hm差異在于以下關系=Hr=Hm+Λ H。通過指示，圖6示出了與該第二姿勢相對應的角誤差?Err，并且用虛線26示出了與零角誤差OErr相對應的頭部與夾子22的位置。
[0049]-然后通過考慮該第二圖像中的夾子的與鏡片到眼睛的距離(DVO)的角誤差?Err來對關于該高度H的誤差進行校正。通過下式得出該角誤差:
[0050]O Err= O Pl-O P2-(90。-OCam)
[0051]并且大致上通過下式得出高度的校正:
[0052]ΔH=(Reye+DVO)tan(ΘErr)=d(CRO, V)tan (ΘErr)
[0053]其中，Reye為眼睛的半徑，平均等于12毫米(mm)，并且DVO為鏡片到眼睛的距離，平均等于15mm。該參數(shù)d (CR0，V)表示眼睛的轉(zhuǎn)動中心CRO與鏡片V之間的距離。圖5使得可以具體地使用DV0、CR0以及Reye表示的距離和參數(shù)形象化，參照鏡片V的位置，即，眼鏡架21或夾子22的位置，并且還參照雙眼27和瞳孔28的位置。參照圖7、圖8和圖9，為了獲得更好的精確度，可以使用與這兩個姿勢相對應的圖像測量DVO的正確值。為了做到這一點，使用這兩張圖像，并且通過對瞳孔28、虹膜、或雙眼的眼角進行標識來提取如使用標記23獲得的夾子22的姿勢，如雙眼27的位置。
[0054]通過將瞳孔28投影到夾子22的參考系中并且使用三角測量從其中推斷雙眼27的每只眼睛的CRO在夾子22的參考系中的位置來確定雙眼27的每只眼睛的瞳孔28和/或虹膜在這兩張圖像中的夾子22的平面內(nèi)的位置。
[0055]這得出:
[0056]d(CR0, V) = (Y1-Y2)/tan(ΘΡ1-ΘP2)[0057]如果利用雙眼27的眼角，則:
[0058]DVO= (Y1-Y2) /tan (Θ Pl- Θ P2)
[0059]其中Yl和Y2為眼角的坐標。
[0060]以任意的方式，可以考慮取CRO與V之間的距離的平均值，該值可以例如為27mm。在一個第一替代方案中，可以在拍攝該第二圖像的同時讓佩戴者進一步傾斜頭部以便獲得至少10°的角度差。
[0061]在一個第二替代方案中，可以讓該個人轉(zhuǎn)動頭部而不注視靶體8、18或不注視任何具體的事物，并且通過使用雙眼27的眼角測量DV0。
[0062]當眼鏡21的佩戴者在拍攝這兩張圖像之間不傾斜頭部時，則ΟΡ1=θΡ2。
[0063]瞳距或半距離PD、眼睛27的瞳孔28與鏡片V或眼鏡架21的低邊緣之間的高度H、眼睛27與鏡片V之間的距離DV0、以及全景角度OP為可以使用本發(fā)明的測量方法確定的主要形態(tài)幾何參數(shù)。
[0064]由操作員通過手動地在所采集的圖像上指出或通過計算機在這兩張采集的圖像上執(zhí)行自動檢測來確定雙眼的瞳孔28的位置、虹膜的位置、角膜反射的位置以及眼角的位置。
[0065]與雙眼的眼角比較，虹膜、角膜反射以及瞳孔為呈現(xiàn)出當個人傾斜頭部時眼鏡架掩蔽得更少的優(yōu)點的要素。進一步地，在所述要素的圖像上的手動指出或自動檢測更精確，因為更容易對這些要素進行標識。
[0066]不像雙眼的眼角，雙眼27呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)動移動并且在夾子22的參考系內(nèi)是可移動的?？梢詫蓮垐D像之間的眼睛移動進行補償以便在這種情況下返回至其中雙眼沒有相對于夾子而移動的情形。因此，通過用距離dP對該第二圖像內(nèi)的雙眼27的位置進行補償，該情形返回至該事物沒有相對于夾子22而移動的情形。dP大致上基本等于瞳孔28或虹膜或角膜反射在這兩張圖像之間平移的距離?？梢酝ㄟ^考慮眼睛27的半徑、該攝像機與該水平方向之間的角度、夾子22的角度在這兩張圖像之間的變化、以及該眼睛的角度在這兩張圖像之間的變化來實施更精確的幾何計算。
[0067]此外，可以有利地使用常規(guī)的三角關系將與虹膜和角膜的頂部不在同一個平面內(nèi)的事實相關聯(lián)的幾何補償考慮在內(nèi)。優(yōu)選地，還可以將對與個人的雙眼27沒有觀看采集系統(tǒng)7、17但觀看攝像機透鏡的頂部的事實相關聯(lián)的會聚缺陷的幾何補償結(jié)合在計算內(nèi)以便減少與使用本發(fā)明的方法確定的參數(shù)相關的不精確性的潛在來源。
【權利要求】
1.一種用于測量佩戴眼鏡(21)的個人的形態(tài)幾何參數(shù)的測量方法，所述方法包括實施一個獨立計算機裝置(1，10)，該計算機裝置具有一個屏幕、一個靶體(8，18)、一個包括用于確定其傾角的裝置的緊湊型圖像采集系統(tǒng)(7，17)、以及一臺能夠控制該圖像采集系統(tǒng)和能夠處理所獲得的圖像的計算機，所述系統(tǒng)(7，17)連接到所述屏幕上，所述方法特征在于，其包括以下步驟: ?使該個人在自然地將頭部保持在一個基本上水平的方向(24)上的同時觀察位于前面無窮遠處的一個點，該副眼鏡(21)占據(jù)該個人的面部上的一個自然位置； ?采集此第一姿勢下的該眼鏡架(21)的位置的一張第一圖像； ?使該個人通過采用一個自然且舒適的位置觀察相對于該圖像采集系統(tǒng)放置在一個已知位置上的靶體(8，18)，所述觀察致使以傾斜方式移動該個人的頭部，該副眼鏡(21)相對于該第一姿勢在該個人的面部上保持一個不變的位置； ?通過與用于該第一姿勢相同的圖像采集系統(tǒng)(7，17)采集此第二姿勢下的該眼鏡架(21)的位置的一張第二圖像； ?從這兩張圖像其中之一確定雙眼(27)的位置； ?對所獲得的兩張圖像進行計算機處理，以便從雙眼(27)的位置、從該第一姿勢下的該眼鏡架(21)的位置、從該第二姿勢下的該眼鏡架(21)的位置、以及從該圖像采集系統(tǒng)(7，17)的傾角確定該個人的形態(tài)幾何參數(shù)，所述處理包括計算校正，該計算校正考慮到該第一和第二位置之間的該個人的面部的平面相對于從雙眼到該注視點的視軸的傾斜差；以及?提供這些測量結(jié)果。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量方法，其特征在于，該眼鏡架(21)安裝有以一個夾子(22)為形式的位置標識裝置，該夾子提供有多個標記(23)并且固定在所述眼鏡架(21)上，并且其特征在于，從單個攝像機(7，17)對所述眼鏡架(21)的傾角進行求值。
3.根據(jù)權利要求1所述的測量方法，其特征在于，通過在一種立體方法中所使用的至少一個攝像機(7，17)對該眼鏡架(21)的傾角進行求值，所述攝像機(7，17)拍攝兩張圖像。
4.根據(jù)權利要求3所述的測量方法，其特征在于，通過在一種立體方法中所使用的至少兩個攝像機(7，17)對該眼鏡架(21)的傾角進行求值。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，該圖像采集系統(tǒng)是一個高分辨率攝像機(7，17)。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，用于確定該圖像采集系統(tǒng)的傾角的裝置包括一個傾斜儀。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法所測量的形態(tài)幾何參數(shù)為瞳孔(28)與鏡片V的底緣之間的高度H、以及全景角度?P。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，對所測量的高度Hm進行校正以便考慮該鏡片V與眼睛(28)之間的距離DVO。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，從這兩張圖像之間的差異測量推斷該鏡片(V)與該眼睛(28)之間的距離DVO。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，一個操作員位于該佩戴眼鏡的個人的前面，所述操作員對該圖像采集系統(tǒng)(7，17)進行調(diào)整并且控制所述方法的各個步驟。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，就傾角對該圖像采集系統(tǒng)(7，17)進行調(diào)整以便適應該個人的面部的位置。
12.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，該采集系統(tǒng)(7，17)的傾角是恒定的，該個人將面部定位在合適的高度以便使其出現(xiàn)在該圖像的中心。
13.根據(jù)權利要求1至12中任一項所述的測量裝置，該裝置特征在于，其包括一臺計算機、安裝有一個傾斜儀的至少一個攝像機(7，17)、以及一個使得能夠與測量結(jié)果一起觀察到所述攝像機(7，17)所拍攝的圖像的顯示屏，可以相互獨立地調(diào)整該攝像機(7，17)的位置和該屏幕的位置。
14.根據(jù)權利要求13所述的測量裝置，其特征在于，該裝置由組合了該屏幕、一個第二攝像機、該傾斜儀以及該計算機的一個平板(I)構成，并且還由所述至少一個攝像機(7)構成。
15.根據(jù)權利要求14所述的測量裝置，其特征在于，該裝置包括一個支座(2)，該平板(I)和該攝像機(7)固定在該支座上。
16.根據(jù)權利要求15所述的測量裝置，其特征在于，該攝像機(7)和該平板(I)位于一個豎直平面的任一 側(cè)上并且在它們之間形成一個在15°到45°范圍內(nèi)的角。
【文檔編號】G02C13/00GK103842894SQ201280047569
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權日:2011年9月28日
【發(fā)明者】F·迪沃, P·皮諾 申請人:埃西勒國際通用光學公司