用于估计将一副眼镜和这副眼镜的佩戴者的眼睛分开的距离的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于估计眼睛/眼镜距离(VG)的方法，该方法包括步骤：a)获取佩戴者(1)的至少两张图像，其中，该佩戴者的头部(10)展示各种角度位置，以及b)为所获取的每张图像确定该佩戴者的头部相对于图像传感器的一个倾角(α301)。根据本发明，制备了以下步骤：c)获取所寻求的该眼睛/眼镜距离的至少两个模拟值(VG1，VG2，VG3)，d)考虑所述倾角，为所获取的每张图像并用每个模拟值，计算该佩戴者的眼睛与该佩戴者的头部的一个正中面之间的一个形态距离(EG1301，EG2301，EG3301)，以及e)根据步骤d)中所计算的头部/平面距离，从这些模拟值当中选择最接近该佩戴者的该眼睛/眼镜距离的模拟值。
【专利说明】用于估计将一副眼镜和这副眼镜的佩戴者的眼睛分开的距离的方法
[0001]发明
【技术领域】
[0002]总体而言，本发明涉及对一位受试者进行测量。
[0003]它特别(但非排他地)适用于对一位眼镜佩戴者进行测量以达到针对这一佩戴者所定制的矫正眼镜片进行个人化光学设计的目的。
[0004]它更具体地涉及一种用于估计将一副眼镜的特征平面与所述这副眼镜的佩戴者头部的特征点分开的眼睛/眼镜距离的方法，包括步骤:
[0005]a)通过一个图像传感器获取该佩戴者的头部的至少一部分的至少两张不同的图像，其中，该佩戴者的头部展示一个枢转轴周围的各种角位置，该枢转轴基本上平行于所述特征平面并且横向于该图像传感器的光轴，
[0006]b)为所获取的每张图像确定该佩戴者的头部相对于该图像传感器的一个倾角，在该图像传感器的该光轴和与该佩戴者的头部相关联的一个平面之间进行测量，该平面基本上平行于所述枢转轴并基本上正交于所述特征平面，以及
[0007]c到e)处理这些图像，从而估计所寻求的眼睛/眼镜距离。
[0008]它还涉及一种用于估计眼睛/眼镜距离的装置，该装置包括:
[0009]-适于照亮该眼镜佩戴者的头部的至少一个光源；
[0010]-一个图像传感器，展示一个基本上指向该佩戴者的头部的光轴并适用于获取该佩戴者的头部的两张图像，其中，出现了该光源所照亮的这副眼镜，并且其中，该佩戴者的头部展示在一个枢转轴周围的两个不同倾斜度，以及
[0011]-一个适于处理所述图像的计算单元。
现有技术
[0012]在矫正眼镜片的设计过程中，归因于佩戴者和所选择的眼镜架，需要考虑许多的个体几何形态参数，称为个人化光学设计参数，以便用机器加工镜片，这样使得它尽可能最佳地被定制用于佩戴者。
[0013]为了确定这些几何形态参数，眼镜商将所选择的眼镜架放到佩戴者的鼻子上并且对如此装备的佩戴者进行不同的测量操作。从而，他可以具体地确定佩戴者的半瞳距，即，眼镜架的对称平面与佩戴者的瞳孔中的每一个之间的距离。
[0014]然而，当佩戴者的面部不是与图像传感器恰好相对时，并且当它从而展示相对于该图像传感器的一个非零偏转角时(与该佩戴者的头部的矢状平面之间所形成的角相对应的偏转角为该图像传感器的光轴)，这些测量结果被篡改。
[0015]的确理解的是，当佩戴者的头部转到右侧时，所获取的图像中在左眼和眼镜架的中心之间可测量的距离将大于佩戴者的实际左半瞳距，同时右眼和眼镜架的中心之间可测量的距离将小于佩戴者的实际右半瞳距。
[0016]更明确注意的是，当偏转角为非零时，半瞳距的测量结果每一度偏转角被篡改约0.5晕米。
[0017]然后，并不适合在所获取的图像的平面中而适合在眼镜架的中平面中(该中平面基本上正交于眼镜架的臂(当这些臂张开时))测量这些半瞳距。
[0018]然后，一种解决方案在于确定在佩戴者的双眼的转动中心的空间中的位置，从而从其中推导半瞳距。以另外方式，用公式表示，已知佩戴者的瞳孔在所获取的图像中的位置，足以确定将眼镜架的中平面与佩戴者的眼睛的转动中心分开的距离，从而从其中推导佩戴者的半瞳距。
[0019]文献WO 2008/132356中提出了一种用于确定“中平面-眼睛转动中心”距离的过程。它在于用精确定位系统装备佩戴者的眼镜架，从而方便眼镜架在所获取的图像中的位置(考虑眼镜架的位置)要求眼镜佩戴者在保持其凝视在固定点上的同时转动其头部，在两个不同的瞬间拍摄佩戴者头部的两张照片，并在几何上从其中推导所寻求的距离。
[0020]然而，此过程呈现不同的缺点。
[0021]从而，必须将该精确定位系统仔细地安装在眼镜架上，不管此眼镜架是什么形状，这可能结果证明是令人厌烦的并且需要由训练有素的眼镜商来实施。
[0022]进而，精确定位系统在眼镜架上的姿态结果证明可以是随机的(取决于眼镜架的形状)，并从而篡改测量结果。
[0023]此外，观察到该精确定位系统的位置很难自动实施并展现可观的失败率，从而使得眼镜商通常被迫手动地在所获取的图像中定位此精确定位系统。
[0024]最终，该精确定位系统相当不美观，这对于在镜子里和在所获取的图像里看见自己的眼镜佩戴者来说不讨人喜欢。
[0025]发明主题
[0026]为了补救现有技术中的上述缺点，本发明提出一种用于估计将佩戴者的头部的给定点与眼镜架的给定平面分开的距离的新的统计方法。
[0027]更确切地，根据本发明提出了如引言中所定义的估计方法，其中，制备了以下步骤:
[0028]c)获取所寻求的该眼睛/眼镜距离的至少两个模拟值，
[0029]d)考虑所述倾角，为所获取的每张图像并用所或缺的每个模拟值计算该佩戴者的头部的该特征点与和该佩戴者的头部相关联的一个平面之间的一个形态距离，以及
[0030]e)根据步骤d)中所计算的头部/平面距离，从所寻求的该眼睛/眼镜距离的这些模拟值当中选择最接近该佩戴者的该眼睛/眼镜距离的值。
[0031]从而，借助本发明，使用了一种统计过程，其中，在每张图像中，改变模拟值以获得相应的形态距离，并根据这些形态距离的整个集合选择最接近实际值的模拟值。
[0032]如下文将详细描述的，步骤d)将优选地基于迭代三角计算。
[0033]当然，可以用另外的方式实施这种计算。可以例如通过简单三角计算来实施这种计算，将相当数量的变量考虑在内(例如，之前所测量的眼镜架的每个镜框的宽度和高度)。
[0034]如下文将详细描述的，将优选地通过选择模拟值来进行步骤e)，对于该模拟值，步骤b)中所计算的头部/平面距离之间的标准偏差最低。
[0035]当然，可以用另外的方式实施这种计算。当然，可以例如通过不具有标准偏差而是方差的数学函数来实施这种计算。
[0036]在此，将表达“眼睛的特征点”定义为眼睛的任何可精确定位的或与众不同的点。
[0037]该点可以是眼睛的转动中心。作为一种变化形式，该点当然可以是眼睛的黄斑或瞳孔中心。
[0038]然后将上文所述的“形态距离”定义为佩戴者的眼睛的此特征点与和佩戴者头部相关联的平面(例如，矢状平面、或法兰克福平面(Frankfurt plane))之间的距离。
[0039]将佩戴者的头部的“角度位置”定义为佩戴者的头部相对于图像传感器在横向于该图像传感器的光轴的枢转轴周围的角度位置。然后，该角度位置对应于在图像传感器的光轴和与佩戴者的头部相关联的平面(例如，矢状平面、或法兰克福平面)之间所形成的角。
[0040]将这副眼镜的“特征平面”定义为这副眼镜的可确定的平面。该特征平面可以例如是穿过眼镜架的梁架的顶点并基本上正交于眼镜架的张开的臂的平面。该特征平面可以(作为一种变化形式)是穿过镜片的前(或后)面的顶点并基本上正交于眼镜架的张开的臂的平面。
[0041]将“眼睛/眼镜距离”就其本身定义为这副眼镜的特征平面与佩戴者的眼睛的特征点之间的距离。
[0042]以下为根据本发明的方法的其他有利和非限制特征:
[0043]-在步骤a)中，所述枢转轴与该佩戴者的头部的纵轴重合，并且在步骤b)中，与该佩戴者的头部相关联的该平面平行于该佩戴者的头部的矢状平面，并且所述倾角是一个偏转角；
[0044]-该佩戴者的头部的该特征点是该佩戴者的双眼之一的转动中心，与该佩戴者的头部相关联的该平面与该佩戴者的头部的该矢状平面重合，并且步骤d)中所计算的每个形态距离是该佩戴者的一个假定的半瞳距，根据被该佩戴者的所述眼睛的角膜所反射的一个角膜反射的位置在所获取的该图像中的位置计算该假定的半瞳距；
[0045]-通过精确定位这副眼镜在所获取的这些图像中的每一张中的位置来获得与佩戴者的头部相关联的该平面的位置；
[0046]-在步骤e)中，为每个模拟值确定与此模拟值相关联的形态距离的一个分散率，并且所选择的该模拟值是这些形态距离对其而言分散最小的模拟值；
[0047]-这些形态距离的分散率是标准偏差；
[0048]-提供了一个估计佩戴者的半瞳距的附加步骤，在该步骤过程中计算与所选择的该模拟值相关联的这些形态距离的平均值；
[0049]-该装置包括一个光源，在步骤b)中，根据该光源所生成的并被这副眼镜的两个镜片所反射的反射在每张图像中的位置确定所述倾角；
[0050]-所述光源是红外线，并且所述图像传感器适用于获取红外图像；
[0051]-这副眼镜的该特征平面平行于这副眼镜的镜片轮廓的中平面；
[0052]-通过在这副眼镜商安装一个具有一个已知几何形状的精确定位元件并通过确定所述精确定位元件在所获取的每张图像中的位置和形状来获得所述倾角；
[0053]-获取所述这副眼镜的一个尺寸特征，并且根据所获取的所述特征尺寸缩放该佩戴者的所述眼睛/眼镜距离的尺寸。
[0054]本发明还涉及一种用于估计一副眼镜的特征平面与所述这副眼镜的佩戴者头部的特征点之间的眼睛/眼镜距离的装置，该装置包括:
[0055]-适于照亮该佩戴者的头部的至少一个光源，
[0056]-一个图像传感器，展示一个基本上指向该佩戴者的头部的光轴并适用于获取该佩戴者的头部的至少两张图像，其中，出现了该光源所照亮的这副眼镜，并且其中，该佩戴者的头部展示在一个枢转轴周围的不同倾斜度，该枢转轴基本上平行于所述特征平面并且横向于该图像传感器的该光轴，以及
[0057]-一个计算单元，适于处理所述图像，从而:
[0058]-为所获取的每张图像确定该佩戴者的头部相对于该图像传感器的一个倾角，在该图像传感器的该光轴和与该佩戴者的头部相关联的一个平面之间进行测量，该平面基本上平行于所述枢转轴并基本上正交于所述特征平面，
[0059]-获取所寻求的该眼睛/眼镜距离的至少两个模拟值，
[0060]-考虑所述倾角，为所获取的每个图像并用所或缺的每个模拟值，计算该佩戴者的头部的该特征点与和该佩戴者的头部相关联的一个平面之间的一个形态距离，以及
[0061]-根据步骤d)中所计算的头部/平面距离，从所寻求的该眼睛/眼镜距离的这些模拟值当中选择最接近该佩戴者的该眼睛/眼镜距离的值。
[0062]示例实施方案的详细说明
[0063]通过非限制性实例给出的以下说明和它提到的附图将允许了解组成本发明的内容及如何才能进行本发明。
[0064]在附图中:
[0065]-图1是一位眼镜佩戴者的头部的示意性透视图；
[0066]-图2是图1中的眼镜佩戴者的头部的示意性俯视图；
[0067]-图3是示出了图1中的眼镜佩戴者的双眼以及一个图像传感器的示意图；
[0068]-图4是适于实施根据本发明的方法的装置的示意性透视图；
[0069]-图5到图7示出了图3中的图像传感器所获取的三张图像；以及
[0070]-图8是图1中的眼镜佩戴者的头部的示意性俯视图。
[0071]在以下说明中，某些参考符号由一个数字后加字母G或D组成。这些参考符号则对应地指明了相对于该眼镜佩戴者定位于左侧或右侧的元件。因此，该佩戴者的左眼和右眼的参考符号分别为20G和20D。
[0072]图1示出了佩戴一副眼镜100的个体I的头部10。这位个体在以下说明的其余部分中将被称为“佩戴者”。
[0073]在本说明中，还将提到另一位个体，该个体将被称为“卖主”并且将帮助佩戴者10选择一副眼镜100并对制造眼镜片(未示出)所需的数据进行测量以便定购这些镜片并将其安装到由该佩戴者所选择的眼镜架100中。
[0074]由于这些测量是自动进行的，这位卖主无须是眼镜商。
[0075]在进行这些测量之前，该佩戴者将从该卖主可获得的多副眼镜中选出一副眼镜100。
[0076]在这些测量过程中，该佩戴者将佩戴这副眼镜100。
[0077]该佩戴者将或者坐着或站着，其中，其头部10基本上伸直并且被引导朝向图像传感器210 (见图3)。
[0078]此外，该卖主将要求佩戴者I注视定位于图像传感器210附近的目标310 (见图3)。因此，佩戴者I的双眼20G、20D的两个瞳孔的中心21G、21D以及转动中心0D、OG将分别与该目标310对准。
[0079]在图1中，可以看出，佩戴者I所选择的副眼镜100是全镜框眼镜(作为一种变化形式，它们当然可以是任何其他类型的眼镜，如半镜框或无镜框眼镜)。
[0080]这副眼镜100包括一个眼镜架110，该眼镜架包括两个镜框111G、11ID (或眼线)，其中安装有两个示范镜片150G、150D(打算将被针对该佩戴者的视力所定制的眼镜片替换)。
[0081]这两个镜框111GU11D经由一个鼻梁架或梁架113彼此连接，该鼻梁架或梁架装备有搁在该佩戴者的鼻子上的两个鼻托。它们还各自装备有一个搁在佩戴者I的相应的耳朵上的臂112GU12D。这些臂112G、112D各自沿一个纵轴直线地延伸越过其大部分长度，并且在其端部处成曲形。
[0082]该眼镜架110的两个镜框111G、11 ID各自具有一个凹槽(常称为带槽框)凹入其内部中，在该凹槽中装配有一个斜面，该斜面从相应的示范镜片150GU50D的边缘面突出。
[0083]如图2所示，此处中平面Pl是相对于眼镜架110定义，所述中平面尽可能紧密地通到在这两个镜框111GU11D的带槽框的下缘上的所有点。
[0084]这一中平面Pl相对于穿过臂112G、112D的纵轴的平面倾斜一定角度，称为“全景角”。平均起来，眼镜架的全景角为约10度。
[0085]如图1所示，在由图像传感器210所获取的佩戴者I的每张图像中，可以借助于根据“方框系统法”所定义的两个方框151GU51D来精确定位眼镜架110的镜框111GU11D。
[0086]这些方框系统法方框151G、151D被定义为与眼镜架110的镜框111G、111D(或示范镜片150G，150D)外切的矩形，其两条边是竖直的并且其另外两条边是水平的。
[0087]然后，在每张图像中，眼镜架100的可观测轴A3被定义为与方框系统法方框151G、151D的竖直边平行并且被定位成与这些竖直边等距的轴。
[0088]如图1所示，法兰克福平面P3是相对于处于测量位置的佩戴者I定义为穿过该佩戴者的眼眶下缘和外耳门上缘中点的平面(外耳门上缘中点是在耳道的颅骨中的最高点，它对应于耳朵的耳屏点)。因此，在所测量的位置中，这一法兰克福平面P3将为基本上水平的。
[0089]矢状平面P2也被定义为与法兰克福平面P3并且与穿过佩戴者I的双眼20G、20D的转动中心0G、0D并穿过该佩戴者的鼻梁的轴正交的平面。因此，在测量过程中，这一矢状平面P2将基本上竖直的。其位置将不是由佩戴者I的鼻子的位置推导而是取决于佩戴者I所佩戴的副眼镜100的位置。
[0090]纵轴Al是相对于佩戴者I的头部10定义为与法兰克福平面P3正交，包含在矢状平面P2中，并且对应于当佩戴者I将其头部从右边转动到左边时(即，当他们摇动其头部说“不”的时候)该佩戴者的头部10的转动轴。在测量位置中，这一纵轴Al将基本上竖直。
[0091]额状轴A4也被定义为法兰克福平面P3与矢状平面P2之间的相交轴。
[0092]横轴A5也被定义为垂直于纵轴Al和额状轴A4的轴。
[0093]在测量位置中，额状轴A4和横轴A5这两个轴将基本上水平。
[0094]如图3所示，佩戴者I的半瞳距EG、ED被定义为将矢状平面P2与佩戴者I的双眼20G、20D的转动中心OG、OD分开的距离。
[0095]如图1所示，佩戴者的瞳孔高度HG、HD对于其自身来说被定义为在所获取的每张图像中，佩戴者I的眼睛20G、20D的转动中心OG、OD(实际上，它们在该图像中与佩戴者I的瞳孔中心21G、21D重合)与相应的方框系统法方框151G、151D的下缘分开的距离。
[0096]此外，如图3中所示，水平平面与竖直平面是相对于图像传感器210定义，这些平面的交集与图像传感器210的光轴A2重合。
[0097]理想地，然后设法对佩戴者I的头部10进行放置，以使得其法兰克福平面P3与图像传感器210的水平平面重合，并且使得其矢状平面P2与图像传感器210的竖直平面重八口 ο
[0098]实际上，一般会观测到这些平面之间的微小偏移，易于使测量产生讹误。
[0099]此偏移可以借助于三个角度，即，倾侧角β、俯仰角δ及偏转角α来测量，这三个角度对应于佩戴者I的头部10自由旋转的三种方式。
[0100]因此，偏转角α将被定义为在佩戴者的头部10的理想位置(面向光轴Α2)与佩戴者的头部10的实际位置之间佩戴者I的头部10关于纵轴Al的枢转角度。这一偏转角α将在图像传感器210的水平平面中测量。
[0101]倾侧角β将被定义为在佩戴者的头部10的理想位置与佩戴者的头部10的实际位置之间佩戴者I的头部10关于额状轴Α4的枢转角度。取决于可观测轴A3的倾斜度，这一倾侧角β在所获取的每张图像上将是容易可测量的。
[0102]俯仰角δ将被定义为在佩戴者的头部10的理想位置(面向光轴Α2)与佩戴者的头部10的实际位置之间佩戴者I的头部10关于横轴Α5的枢转角度。这一俯仰角δ将在图像传感器210的竖直平面中测量。
[0103]图4示出了装置200，该装置使得根据本发明的方法能得以实施，并且更一般地来讲，使得定购有待装配于佩戴者I所选的眼镜架110中的眼镜片代替示范镜片150GU50D所需的数据能得以测量并获取。
[0104]这一装置呈眼镜亭(spectacle k1sk) 200的形式，同时起到了眼镜架显示和测量中心的作用。
[0105]出于这一目的，它包括至少一个底盘201、一个光源220、230、240、一个图像传感器210及一个计算单元250。
[0106]优选地，光源220、230、240在红外区内发射，并且图像传感器210捕捉红外图像。
[0107]此处将使用的红外域是近红外区，其波长被包含在780与1400 nm之间。
[0108]具体地说，使用红外光具有众多优势。它尤其使得在这副眼镜100的示范镜片150GU50D上反射的由外部或内部光引起的寄生反射能够得以避免。它还使得有可能防止佩戴者I在测量过程中目眩。最后，它使得由图像传感器210所获取的图像中佩戴者I的眼镜即使在示范镜片150D，150G染色时也有可能看到。
[0109]该底盘可以是一个单件，这样使得该图像传感器和这些光源相对于上面放着眼镜亭的地面保持固定。在这一情形中，将有必要提供一种高度可调整的凳子，以便能够放置佩戴者，这样使得其头部进入该图像传感器的范围内。
[0110]相比之下，在图4中所示的眼镜亭200的实施例中，底盘201包括一个放在地面上的底座202，及一个滑块205，该滑块被安装成相对于底座202沿竖直轴A8平移地移动并且载有光源220、230、240及图像传感器210。
[0111]因此，取决于佩戴者I的体格，图像传感器210的位置为高度可调整的。
[0112]更准确地说，该底座202具有一种中空的平行六面体形状，它沿竖直轴AS伸长并且具有一个正方形的水平截面。
[0113]这一底座202具有一个靠近放在地面上的器壁的下端、及一个敞开式上端，该滑块205经由该上端插入。
[0114]出于这一目的，这一滑块205具有一个中空的平行六面体形状，并且水平截面的外部尺寸等于底座202的内部尺寸，由此使其能够在底座202中滑动。
[0115]这一滑块205具有一个对底座202的内部敞开的下端、及一个靠近平坦器壁的上端。
[0116]该滑块205在两个相对的侧面上具有两个突出销204，这些突出销被插入在底座202的两个相对的侧面中制造的两个竖直的长圆孔203中，以便允许沿竖直轴A8在两个(高和低)停止位置之间平移地导引滑块205。
[0117]此外，还提供了电动化的致动装置(未示出)，该装置使得滑块205能在底座202中上升并且下降到所希望的高度。
[0118]还提供了用于确定该滑块205在底座202中的高度的装置(未示出)(例如与齿条相联的编码轮)。
[0119]此外，底盘200还具有两个侧翼206、207，这些侧翼毗连它转向佩戴者I的前面。
[0120]这两个侧翼206、207是由竖直壁形成，这些竖直壁略向前弯曲并且被安装在底座202的提供垂直的长圆孔203的两个相对的侧面上的铰链上。
[0121]此外，这些侧翼206、207的前面装备有吊钩(未示出)，其上搁有佩戴者自行选择的眼镜架。
[0122]在图4中，可以看出，滑块205载有至少两个(此处三个)适于照亮处于测量位置的佩戴者I的头部10的红外线光源220、230、240。
[0123]这些光源220、230、240优选地分布在该图像传感器的任一侧上，在图像传感器210的竖直平面中。
[0124]这三个光源220、230、240此处被安装成以便相对于滑块205为平移地固定的并且由多个发光二极管(LED)形成。
[0125]这些光源之一，称为主光源220，与图像传感器210相距一段较短距离(即，此处距该图像传感器小于1cm)定位。它由沿圆形分布的多个LED构成。这些LED直接地紧固到滑块205上。如图4中所示，这一主光源220被定位于该图像传感器210的上方。
[0126]另两个光源，称为次光源230、240，一个定位在图像传感器210的上方并且另一个在其下方。它们各自由数量等于主光源220中所用LED的数量的LED构成，这些LED沿两个同心圆分布。它们发射的光强度比主光源220所发射的光强度更低。由次光源230、240发射的光强度是以与主光源220所发射的强度相同的方式可调整的。
[0127]这两个次光源230、240被紧固到基底231、241上，这些基底被安装成能够相对于滑块205关于两个单独的水平转动轴A6、A7可转动地移动。依靠这一移动性，可能的情形是，将这些次光源230、240手动地引导向佩戴者I的头部10。
[0128]这三个光源220、230、240被更准确地设计成在佩戴者I所佩戴的这副眼镜100的示范镜片150G、150D上形成单独的反射。
[0129]因此，当所有光源220、230、240在两个示范镜片150G，150D上被反射时，图像传感器210可以观测到六个玻璃反射。
[0130]使用三个光源220、230、240使得图像传感器201能看到这些反射中的至少一些，无论佩戴者I的头部的俯仰角S如何。具体地说，应了解的是，当佩戴者I向前倾斜其头部时，通过图像传感器210看到的反射上升并且最终离开示范镜片150G、150D。
[0131]此外，三个光源220、230、240在佩戴者I的每只眼睛上形成单个反射，称为角膜反射。
[0132]图6示出了三个光源220、230、240中仅两个在两个示范镜片150G，150D上反射的情形。因此，在两个示范镜片150GU50D上观测到由主光源220和一个次光源230生成的四个玻璃反射160G、160D、161G、161D、以及两个角膜反射162G、162D。另一方面，第三个光源240关于佩戴者I的头部的俯仰角δ太低而无法在示范镜片150GU50D上生成反射。
[0133]当然，作为一种变化形式，可以提供仅包括一个单一红外光源的眼镜亭。
[0134]该红外光源可以相对于该图像传感器固定不动地安装在一个预先确定的位置上。然后，将优选使用一种大小相当大以产生一种可检测的角膜反射的光源。此外，考虑到镜架平均全景角，这一光源须被放置成使得在佩戴者I的头部10理想地放置(法兰克福平面Ρ3与图像传感器210的水平的平面重合并且矢状平面Ρ2与图像传感器210的竖直平面重合)时，该光源所生成的两个玻璃反射定位于示范镜片150GU50D的基本上一半长度上(即，在穿过该眼镜架的两个方框系统法方框的中心的轴上)。
[0135]因此，将推荐在测量过程中检查该佩戴者的头部保持较小的俯仰角，以使得该图像传感器可以看到这一光源在示范镜片上的反射。
[0136]根据另一种变化形式，将有可能使这种单一光源被安装成使得相对于该图像传感器为竖直地平移可移动的，以便补偿该佩戴者的头部的俯仰角。
[0137]如图4中所示，此处的眼镜亭200包括了具有一个水平光轴Α2的一个单一图像传感器210。
[0138]此处，这一图像传感器是由适于在近红外和可见光中获取图像的一个摄像机210形成。
[0139]此处，这一摄像机是编号为FCB-EX490的Sony?摄像机。它装备有一个红外滤光片，该滤光片可以在它过滤红外光以使得摄像机210能够获取在可见光域中的图像(以下称为“可见光图像”)的正常位置与它允许红外光通到该传感器，然后该传感器可以获取在红外光域中的图像(以下称为“红外图像”)的收缩位置之间转换。
[0140]从而，这一摄像机适于获取佩戴者的红外图像，其中清楚地出现了玻璃反射和角膜反射、及佩戴者的可见光图像，使该佩戴者能够检查所选择的这副眼镜100是否适合他/她。
[0141]当然，作为一种变化形式，将有可能不仅仅提供一个摄像机，而是两个单独的摄像机，一个适于获取红外图像并且另一个适于获取可见光图像。
[0142]此处,滑块205的前壁含有靠近一个单面镜的一个窗口，摄像机210定位于在该窗口之后。因此，从眼镜亭200的外部不能看到摄像机210，但它仍然适于获取处于眼镜亭200前部的个体的图像。
[0143]然后，摄像机210被安装在眼镜亭200中，这样使得其物镜被定位成与这一单面镜的背面接触或靠近该背面。
[0144]此外，摄像机210的物镜被一个不透明的侧壁包围，以防止寄生反射出现在所获取的图像中。
[0145]在本实例中，此处所有的摄像机都被收纳在一个不透明外壳中，该外壳经由一个小孔对前面敞开，该物镜通过该小孔显露出来，这一外壳被定位成与该单面镜的背面接触。
[0146]此外，眼镜亭200还包括至少一个目标310，该目标定位于摄像机210的物镜的旁边并且与该物镜相距一段较短距离，这样使得处于测量位置的佩戴者I可以看到它。
[0147]此处，这一目标310包括在滑块205的器壁中制造的一个窗口 208，介于摄像机210的物镜与次光源230、240之间，通过该窗口可以看到LED。实际上，这一 LED在此处被定位于底盘200的底座202中，并且借助于一组镜子向窗口 208反射。
[0148]这一目标310使得佩戴者I的注视在测量过程中被引向摄像机210的物镜。
[0149]还提供了两个另外的目标320、330，这些目标定位于底盘200的侧翼206，207的外缘上，在摄像机210的水平平面中。
[0150]如本文其余部分将更详细地描述，这些附加目标320，330将使得佩戴者I的注视被依序引向该眼镜亭200的一侧并且然后另一侧，以便确定这一佩戴者I是否具有通过宁可移动其头部10或其双眼20G、20D来转动其注视的倾向。
[0151]此外，还提供了对应地定位在底盘200的两个侧翼206，207的上缘上的两个氖管260，这些氖管照亮佩戴者I的头部10，这样使得由摄像机210获取的可见光图像充分地暴露出来。
[0152]在这两个侧翼之一 206中，还提供了用于显示的装置270和用于打印所获取的可见光图像的装置280。
[0153]此处，该显示装置由一个触摸屏270组成，该触摸屏紧固到侧翼206的前面，使得对处于测量位置的佩戴者I可见。
[0154]对于该打印装置而言，它们被设计用于打印出概述有关眼镜片的定购数据的图表，在该图表上呈现了佩戴者的照片。
[0155]此外，还提供了用于扫描佩戴者I的处方的装置。
[0156]此处，该打印装置和该扫描装置合并为一体，并且由定位于一个外壳中的一个单一多功能彩色打印机280组成，该外壳被设置成凹入底盘200的侧翼206的前面中。
[0157]当然，作为一种变化形式，也有可能提供两个单独的设备，一个用于打印概述性图表并且另一个用于扫描这些处方。
[0158]最后，在这两个侧翼的另一个207上，提供了一种用于获取这副眼镜100的至少一个尺寸的装置。具体地讲，由摄像机210所获取的图像不能确定佩戴者I的这副眼镜100的尺寸。因此，需要按比例缩放所获取的图像。
[0159]以上提到的获取部件290可以呈不同的形式。
[0160]优选地，它们包括了连接到一个数据库的一个条形码读取器290，该数据库的每条记录都与一个眼镜架模型相关并且包括与这一眼镜架模型有关的一个标识符和数据。
[0161]在本实例中，每条记录的标识符是由分配给该眼镜架模型的条形码的编号形成。
[0162]对于每条记录中所存储的数据，此处它们包括:
[0163]-在两个臂112D、112G之间所测量的所讨论的模型的眼镜架的总宽度；
[0164]-这些眼镜架的镜框的方框系统法方框151G、151D的高度与宽度之间的比率；以及
[0165]-将这两个方框系统法方框151GU51D分开的距离。
[0166]当然，该数据库的每条记录中所存储的数据可以包括更少数量的要素(例如，仅眼镜架的总宽度)或更多数量的要素(例如镜框的确切形状、眼镜架的材料、眼镜架的倾角和面型角等)。
[0167]作为一种变化形式，这些获取装置可以仅包括一个简易键盘(一个物理键盘或在该触摸屏上显示的一个键盘)，从而允许卖主:
[0168]-输入所选眼镜架110的宽度，该宽度是他或她将使用一个标尺事先测量的；并且
[0169]-在所获取的图像上将两个光标定位在两点处，他或她在这两点间测量该镜架的览度。
[0170]作为又另一种变化形式，这些获取装置可以仅包括一个已知尺寸的简易测量仪器，该测量仪器将被附接到所选择的眼镜架上(通过夹子紧固、粘合剂粘结或任何其他手段)，以便在由该摄像机所获取的每张图像中获得一个已知尺寸的模型，从而允许对这一图像进行按比例缩放。
[0171]如图4所示，眼镜亭200的计算单元250对于其自身来说是被收纳在底盘200的底座202中。它被设计用于控制该眼镜亭200的不同电子组件并且对由摄像机210所获取的图像进行处理。
[0172]出于这一目的，这一计算单元250包括一个处理器(CPU)、一个随机存取存储器(RAM)、一个只读存储器(ROM)、模拟到数字(A/D)变换器以及不同的输入、输出及通信接□。
[0173]依靠其输入接口，计算单元250适于接收由摄像机210所获取的图像、由所述测定装置所测量的底座202中滑块205的高度，及由条形码读取器290读取的所选择的眼镜架的条形码编号。
[0174]因此，计算单元250不断地将这些不同数据存储在其随机存取存储器中。
[0175]依靠其只读存储器中所存储的软件程序，计算单元250适于实施本说明书的其余部分中将描述的方法的全部内容。因此，它例如适于生成用以控制对摆动205进行致动以便将其定位在所希望的高度处的装置的多种信号，以及含有用于定购眼镜片的数据的通信信号。
[0176]依靠其输出接口，计算单元250适于将这些输出信号传输到眼镜亭200的不同电子组件，尤其是传输到摄像机210、光源220、230、240、触摸屏270、多功能打印机280、目标310、320、330、及用于对滑块205进行致动的装置。
[0177]依靠其通信接口，计算单元250适于将通信信号传输到一眼镜片个制造中心。
[0178]最后，提供了一个用于该眼镜亭200加电的开关。
[0179]在佩戴者I到达之前，卖主使用设置用于这一目的的开关对眼镜亭200加电。
[0180]在加电过程中，控制单元控制氖管260的电力供应，以便照亮在眼镜亭200的底盘201的侧翼206、207上正在显示的多副眼镜。
[0181]对于三个红外光源220、230、240，它们仍关闭。
[0182]接下来，当个体在阅读了屏幕上邀请其介绍自己的信息之后介绍自己时，他或她从眼镜亭200的底盘201的侧翼206，207上正在显示的所有那些眼镜中选出一副眼镜100。在这些图中所示出的示例中，所选择的这副眼镜是全镜框的。接下来，当该屏幕上显示的信息邀请个体向卖主要求该协议的其余部分时，该个体照此进行。
[0183]接下来，提供了一种用于确定所选择的眼镜架110的特征尺寸的操作。
[0184]如以上所描述的，特别地提供这一操作以便允许对所获取的图像进行按比例缩放。
[0185]在这一操作过程中，卖主将所选择的眼镜架110的条形码放在条形码读取器290的前面。计算单元250 (借助条形码编号)然后在数据库中搜索对应于此眼镜架110的记录，然后它恢复以下数据并将其存储在其只读存储器中:眼镜架110的总宽度、此眼镜架110的镜框11 ID、11IG的方框系统法方框151G、151D的高度和宽度之比、以及这两个方框系统法方框151G、151D分开的距尚。
[0186]当然，如以上所描述的，这一条形码读取操作可以被一个对于卖主来说更简易的操作替代，该操作在于使用标尺测量该眼镜架的总宽度；将所述宽度输入到该触摸屏上所显示的虚拟键盘上；并且在所获取的图像上将两个光标定位在两点处，该卖主在这两点之间测量眼镜架的宽度(这一用于安置这两点的操作有可能作为自动地实施的一种变化形式)。
[0187]然后，提供了一个用于获取佩戴者I的处方的操作，该处方将事先在验光技师处获得。
[0188]这些处方一般被写在一张处方笺上，并且具体地包括镜片类型(单焦点、双焦点、渐进式、染色型等)及这些镜片必须矫正佩戴者的视力缺陷的屈光力(即，其球面、柱面及棱面屈光力以及其圆柱轴)。当然，它们可以包括其他信息，如在双焦点或渐进式镜片的情况下的增加。
[0189]在这一操作过程中，然后，卖主取得该处方笺并且使用多功能打印机280对其进行扫描，从而使得计算单元250可以将所扫描的这一处方笺的图像存储在其只读存储器中。
[0190]卖主还可以要求佩戴者选择他们希望在其眼镜片上进行的处理(抗反射、疏水性等)并且将这一信息输入到计算单元250为这一目的而显示在触摸屏270上的字段中。
[0191]一旦已经获取了这一信息，计算单元250就对第一目标310进行加电。
[0192]它还在触摸屏270上显示:
[0193]-指示这些测量操作可以开始的一个信息；
[0194]-由摄像机210“实时”获取的图像；以及
[0195]-在相对方向上定向的两个箭头，一个向上指并且另一个向下指，用于上下移动滑块 205。
[0196]然后，卖主首先邀请佩戴者I戴上其眼镜并且在以下所有检查的过程中继续戴着眼镜。
[0197]如本说明书的其余部分中将详细地描述，这些检查然后将允许眼镜亭200确定佩戴者I的半瞳距EG、ED和瞳孔高度HG、HD、以及高级的个人化参数，如眼镜架110与佩戴者I的每只眼睛之间的距离VG、VD(图8)、其注视的移动行为等。
[0198]为此，卖主要求佩戴者I面向眼镜亭200，处于测量位置，并且注视第一目标310，同时保持其头部伸直，这样使得其法兰克福平面P3为基本上水平的并且其矢状平面P2基本上竖直。
[0199]此处，佩戴者I被邀请将自己放置成面向眼镜亭200的底盘201的滑块205站立。
[0200]然后，卖主将滑块205的位置调整到适于佩戴者I的高度的一个高度。出于这一目的，他或她使用了触摸屏270上显示的箭头来控制滑块205向上或向下运动，直到它的高度使得佩戴者I的整个面部都出现在摄像机210所获取的并且显示于触摸屏270上的图像中。
[0201]因此，在这一位置，佩戴者I的整个面部都被包含在该摄像机210的视野中。
[0202]当然，这一用于将摄像机210定位在佩戴者I的头部10的高度的操作可以按另一种方式实施。
[0203]因此，它可以通过该计算单元自动地实施，该计算单元将处理由该摄像机所获取的图像以便精确定位其中的眼镜架，并且该计算单元将相应地控制该摆动到一定高度，以便将该眼镜架定位在由该摄像机所获取的图像的中心处。
[0204]作为一种变化形式，如果该图像传感器不是相对于地面可移动地安装的，那么这一定位操作将有可能通过要求佩戴者坐在一个凳子上来实施，该凳子的高度将事先经过调難
iF.0
[0205]一旦进行了这一用于相对于摄像机210来定位佩戴者I的操作，卖主就通过按压在触摸屏270上所显示的特定按钮上来发起进行测量。
[0206]然后，控制单元250开启三个红外光源220、230、240达到标称强度。
[0207]当然，该控制单元可以取决于外部光的强度来调节这一强度，以便防止外部光干扰测量。然而，使用红外线允许使这些干扰受到限制，达到标称强度一般足够的程度。
[0208]使用三个不同光源220、230、240则确保在该副眼镜100的每个示范镜片150G、150D上存在至少一个反射，当然，条件是佩戴者I不会四周完全其头部。
[0209]在该眼镜亭仅包括一个在高度方向上相对于该摄像机可移动的光源的变化形式中，用于定位该佩戴者面向该摄像机的操作将在用于定位该光源的一个自动操作之后进行。在这一操作过程中，该计算单元将改变该光源的高度并且将处理由该摄像机所获取的图像以便使该光源固定在使玻璃反射集中在示范镜片上的高度。
[0210]不管可能是何种情形，卖主接着要求佩戴者I将其头部10关于纵轴Al从右边转向左边并且从左边转向右边(从而摇动其头部说“不”)。
[0211]他或她被告知必须缓慢地(经一段长于一秒的时间)以一种较小的幅度(约10度)移动。
[0212]作为一种变化形式，可以提供可移动地安装该摄像机和这些光源，以使得它们关于该佩戴者的头部的纵轴一起枢转。因此，该佩戴者将无需移动其头部。
[0213]接下来，当佩戴者I开始以所请求的方式转动其头部时，该卖主按压在用于发起这些测量的一个按钮上，所述按钮被显示在触摸屏270上。
[0214]然后，该摄像机获取多个红外图像，在这些图像上，出现了佩戴者I的头部10和其那副眼镜100。
[0215]所获取的图像首先被存储于计算单元250的随机存取存储器中。然后，由计算单元250选出被判断为可用的某些图像并且将其存储于其只读存储器中。所获取的图像的选择是按以下方式实施的。
[0216]所获取的图像可以含有多个玻璃反射(最多6个)，每个玻璃反射160G、160D、161GU61D依照不同标准，尤其是依照其以下各项单独地进行评分:
[0217]-形状(宽度、高度、宽度/高度比);及
[0218]-强度(亮度)。
[0219]另外，根据其他标准，尤其是以下标准，对每一对反射(对应地由一个给定光源生成并且被两个示范镜片反射)进行评分:
[0220]-这些反射之间的距离；
[0221]-它们相对于方框系统法方框的水平轴的水平性；及
[0222]-通过这些反射的面积的比较。
[0223]此处，归因于每一标准的分数不是二进制的。
[0224]可以例如规定使其在O与I之间不断地变化，这样使得:
[0225]-如果该标准被包含在其标称值(计算单元250的只读存储器中预先确定并且存储的)的90%与110%之间，那么它等于I ;
[0226]-如果该标准高于其标称值的120%或低于其标称值的70%，那么它等于O;并且
[0227]-它在70%与90%之间并且在110%与120%之间线性地变化。
[0228]适用于这些玻璃反射的标准同样可以加以必要的变更而适用于角膜反射162G、162D。适用于角膜反射的一个附加标准将为每一角膜反射与可观测轴A3分开的距离。
[0229]因此，图像被选择的可能性随归因于以上提到的不同标准的分数的乘积而增加。
[0230]例如可以提供被选择为分数的乘积高于预先确定的临界值的那些图像。
[0231]作为一种变化形式，可以提供被选择为分数的乘积最高的那些图像。
[0232]此外，如果归因于其的分数之一低于另一个预先确定的临界值，可以提供有待被自动拒绝的图像。
[0233]因此，如果在一个所获取的图像中，佩戴者I的头部转动过大的偏转角α并且这些玻璃反射不再出现在示范镜片150G，150D的轮廓内，那么这一图像被自动地拒绝。
[0234]此外，如果在一个所获取的图像中，佩戴者I的头部倾斜过大的倾侧角β并且由一个给定光源所生成的玻璃反射的高度在两个示范镜片上有所偏移，那么这一图像在这一偏移确实地过大时将有可能被拒绝，或在归因于其他标准的分数较高时被选择。
[0235]因此，计算单元250获得有限数量的可用于该方法的其余部分中的红外图像。
[0236]在本说明书中，为清楚起见，计算单元250将被认为仅选择了三张红外图像301、302,303-示于图5到图7中。
[0237]优选地，当该计算单元选出了至少10张不同图像时，它将停止图像获取。
[0238]接下来，计算单元250转换摄像机210的红外滤光片以便存储佩戴者I的面部的可见光图像。
[0239]它同时关闭红外光源220、230、240并且在触摸屏270上显示一条信息，向该佩戴者指示他们可以停止转动其头部。
[0240]因此，这条信息是在计算单元250选出了预先确定的数量的图像(此处等于10)之后显不O
[0241]作为一种变化形式，可以使这条信息在预先确定的时间长度(例如，等于10秒)之后显示，该时间长度被认为长到足以允许获得足够大数量的可用图像。然后，可以有可能在获取了所有图像之后，随后对这些图像进行选择。
[0242]一旦选出了图像301、302、303，计算单元250就计算在这些图像中的每一个中佩戴者I的头部10的偏转角Ct。
[0243]这一偏转角α是通过在每张图像301、302、303中相对于佩戴者I的头部的矢状平面Ρ2对玻璃反射160D、160G、161D、161G进行定位来计算的。
[0244]此处，这一偏转角α是通过相对于眼镜架的可观测轴A3对玻璃反射160D、160G、161DU61G进行定位来更精确地确定(因为其位置基本上对应于矢状平面Ρ2与眼镜架110的中平面Pl的交集)。
[0245]眼镜架110的可观测轴A3的位置是分3个步骤获得的，这些步骤在于:
[0246]-在每张图像301、302、303中精确定位眼镜架110，并且尤其是这一眼镜架的镜框111DU11G ；
[0247]-在每张图像301、302、303上定位方框系统法方框151G、151D;并且
[0248]-确定在这两个方框系统法方框之间穿过的轴的位置，该位置实际上对应于可观测轴A3。
[0249]此处，使用红外光使得更容易精确定位眼镜架110，其轮廓自佩戴者I的面部轮廓关显出来。
[0250]因此，在每张图像301、302、303中佩戴者I的头部10的偏转角α是随玻璃反射160D、160G、161D、161G与可观测轴A3分开的距离而变化来计算。
[0251]典型地，如图5到图7清楚地示出，计算单元250确定在每张图像301、302、303中可观测轴A3与两个最大的玻璃反射160G、160D(如果由主光源生成的玻璃反射未出现在所获取的图像上，那么仅使用由次光源生成的玻璃反射)的中心分开的距离XD3Q1、XG3(I1、XD3Q2、XG302、XD303、XG303。
[0252]然后，按以下方式确定每张图像301、302、303中佩戴者I的头部10的偏转角a j:
[0253]a i = k.(XG1- XDi) / (XGi+XDi)，其中，i 在 301 到 303 的范围内。
[0254]系数k则为与该眼镜架的面型有关的一个常数。
[0255]这一系数k将有可能由存储在计算单元250的只读存储器中的一个预先确定并且不变的常数形成。因此，不管佩戴者所选择的眼镜架如何，它将始终是相同的。这一系数k接着将有可能基于眼镜架的一个代表性样品凭经验确定，并且从而被选择为等于约40°。
[0256]作为一种变化形式，这一系数k将有可能由与顾客所选择的眼镜架相关联的一个预先确定的常数来形成。在这一变化形式中，这一系数k则将针对每个眼镜架模型凭经验确定，然后被存储于数据库中以便在计算佩戴者I的头部10的偏转角a i的过程中为可存取的。
[0257]这一偏转角可以有可能按另一种方式确定。
[0258]举例来讲，可以使眼镜架装备一个精确定位系统，该系统包括分开一定已知的真实距离的可容易精确定位的几何特征；并且根据所获取的图像中这些几何特征分开的距离来确定偏转角(事先设定为1:1的比例)。此种方法详细地描述于文献WO 2008/132356中。
[0259]在这一阶段，计算单元250在其存储器中存储了所选择的每张图像301、302、303
中佩戴者I的头部10的偏转角α 301、α 302> α 303。
[0260]然后，该计算单元根据所选择的图像301、302、303的至少一个中佩戴者I的角膜反射162G、162D的位置确定佩戴者I的半瞳距EG、ED。
[0261]根据本发明的过程在于，考虑了所有所选择的图像301、302、303，并且然后通过一种统计过程，对佩戴者I的半瞳距EG、ED进行评估。
[0262]这一统计过程不仅允许对佩戴者I的半瞳距EG、ED进行评估，而且还允许评估眼镜架110的中平面Pl与佩戴者I的双眼20G、20D的转动中心0G、OD分开的眼睛/眼镜距离 VG、VD。
[0263]然后，对佩戴者I的双眼20G、20D之一实施这一统计过程。
[0264]此处，如图8中所示，将对佩戴者I的左眼20G实施该过程，以便确定他或她的半瞳距EG和他或她的左眼/眼镜距离VG。
[0265]通常，该统计过程基于观测，借助每张图像301、302、303中所出现的左眼角膜反射162G，已知上面定位有佩戴者I的左眼20G的转动中心OG的轴A9(见图8)，并且因此，所有有待确定的是转动中心OG在这一轴A9上的位置。
[0266]这一统计过程则将在于:
[0267]-在每张图像301、302、303中模拟多个眼睛/眼镜距离VG1、VG2、VG3(此处数量为3，以便使说明和附图更清楚);
[0268]-然后，确定与这些模拟距离中的每一个相对应的左半瞳距(称为“模拟左半瞳距EGl3tll、EG23Q1、EG33Q1、EG13Q2、EG23Q2、EG33Q2、EG13Q3、EG2303、EG3 303”)，然后根据所有这些模拟左半瞳距的变化；
[0269]-确定这些模拟眼睛/眼镜距离VG1、VG2、VG3中哪一个最接近于佩戴者I的实际眼睛/眼镜距离VG。
[0270]更准确地讲，此处计算单元250考虑了存储在其只读存储器中的三个预先确定的模拟眼睛/眼镜距离VG1、VG2、VG3。作为一种变化形式，并且优选地，它将考虑超过10个的多个模拟的眼睛/眼镜距离。
[0271]然后，对于这些模拟眼睛/眼镜距离中的每一个，并且对于所获取的图像中的每一个(指数i在这一示例中在301到303间变化)，计算单元250进行迭代计算(迭代指数k在I到η间变化):
[0272]Zli k = Zbj+VGl.cos ( a j) +EGli ^1.sin ( a ),
[0273]Z2i；k = Zbi+VG2.cos ( a j) +EG2i；k_1.sin ( a ),
[0274]Z3i；k = Zbi+VG3.cos ( a j)+EGSijk^1.sin (a )，其中:
[0275]-EGli；0, EG2i；0, 任意地设定为一个预先确定的值，此处被选择为等于32.5mm ；
[0276]-Zbi,在每张图像中可观测轴A3与摄像机210的物镜的总平面P4分开的距离(并且考虑到该图像中眼镜架相对于其实际宽度的宽度，及佩戴者的头部的偏转角a i，该距离是可容易确定的)；
[0277]-Zli,，模拟位置与佩戴者I的左眼20G的转动中心OG和摄像机210的物镜的主平面P4分开的距离。
[0278]如果我们指示:
[0279]-x0Gi和y0G1:相对于这一图像的中心，图像i中转动中心OG的坐标，以像素表示；
[0280]-X, Y, Z:转动中心OG在摄像机的参考系中的坐标，以Mn表不；以及
[0281]-K，定位成距摄像机的平面一米的一个物体的像素大小，以_表示。
[0282]则可以写出以下方程:
[0283]XljjJi — Zl1 k.K.X0Gi
[0284]Ylijk = Zli；k.K.y0Gi
[0285]Zli；k = Zli；k
[0286]X2i；k = Z2i；k.K.x0Gi
[0287]Υ21Λ = Ζ21Λ.Κ.y0Gi
[0288]Z2i；k = Z2i；k
[0289]X3i；k = Z3i；k.K.x0Gi
[0290]Y3i k = Z3i k.K.y0Gi
[0291]Z3i；k = Z3i；k
[0292]对于图像i，以P2i表示的矢状平面可以例如被定义为包括以下三个点的平面:
[0293]-A1:定位于可观测轴A3上的一个点，对应于连接两个方框系统法方框151GU51D的两个最接近的上隅角的区段的中心；
[0294]-B1:定位于可观测轴A3上的一个点，对应于连接两个方框系统法方框151G，151D的两个最接近的下隅角的区段的中心；
[0295]-C1:定位于通过点Ai并且垂直于眼镜架110的中平面Pl的轴上的一个点，该点在该眼镜架的参考系中的坐标使得向量AiCi具有坐标(X。，jc, z。)，其中X。= O并且y。= O。
[0296]如果我们指示:
[0297]-(xAi, yAi)，图像i中的点Ai的坐标；
[0298]-XAi, Yki, ZAi，在摄像机的参考系中的点Ai的坐标；
[0299]- (xBi, yBi)，图像i中的点Ai的坐标；
[0300]-XBi, YBi, ZBi，在摄像机的参考系中的点Bi的坐标；
[0301]-Xci, Yci, Za，在摄像机的参考系中的点Ci的坐标；以及
[0302]-Mi,描述了在摄像机的空间中该眼镜架的姿态的三维转动矩阵(由角度α、β、及δ构成)。
[0303]然后，由于已知可观测轴A3到摄像机的平面Ρ4的距离，故Zm和ZBi为已知的，并且可以写出以下方程:
[0304]XAi = Ik1.K.xAi
[0305]YAi = Ya1.K.yAi
[0306]XBi = ZB1.K.xM
[0307]Ybj — YB1.K.yBi
[0308]并且，在转动矩阵M倒置之后:
[0309](Xc1-XAi) = IT1 (O, O).xc+M_1 (O, I).yc+M_1 (O, 2).zc
[0310](YC1-YAi) = M-1 (I, 0).Xc+M-1 (I, I).yc+M^ (I, 2).zc[0311 ](Zc1-ZAi) = M—1 (2，0).Xc+M—1 (2，I).yc+M^ (2，2).zc
[0312]当根据定义，x。和y。等于零时，可以由其推导出:
[0313]Xci = XAi+M_1 (O, 2).Zc
[0314]Yci = Y^MHzc
[0315]Zci = ZaJIT1 (2，2).zc
[0316]由于平面P2i的3个点的坐标是已知的，故该平面得到完美地定义，并且因此有可能使用常规过程计算出平面P2i中任一点的距离。
[0317]确切地将，因此可以计算出EGlmEGZu及EG3i，k，其中:
[0318]-EGlijk:转动中心OG与平面P2i分开的距离，考虑了眼睛/眼镜距离VGl ；
[0319]-EG2i；k:转动中心OG与平面P2i分开的距离，考虑了眼睛/眼镜距离VG2 ；
[0320]-EG3i；k:转动中心OG与平面P2i分开的距离，考虑了眼睛/眼镜距离VG3。
[0321]然后，可以将这些值重新插入初始公式中以便继续进行该迭代。
[0322]在预先确定的数量的迭代(例如k = 3)之后，或当在两次连续迭代中，EGlijk与EGli；k+1的值、EG2i，k与EG2i，k+1的值以及EG3i，k与EG3i，k+1的值都接近(即，此处小于0.1mm)时，该迭代计算停止。
[0323]然后，所获得的EGli，k、EG2i；k, EG3i；k的值被视为模拟半瞳距EGl1、EG2p EGSi。
[0324]一旦计算出了所有的模拟半瞳距EGli, EG2i; EG3i;计算单元250就从模拟眼睛/眼镜距离VG1、VG2、VG3中选出与实际值VG最接近的距离。
[0325]为此，对于每个模拟眼睛/眼镜距离VG1、VG2、VG3，计算单元250确定了相关联模拟半瞳距EGl^EGZpEGSi的标准偏差σ ^ σ 2、σ 3。
[0326]举例来讲，与第一模拟的眼睛/眼镜距离VGl相关联的标准偏差σ i等于模拟半瞳距EG13Q3、EG1302 > EGl303的标准偏差。
[0327]因此，所选择的模拟眼睛/眼镜距离VG2是标准偏差σ 2最小的那个距离。
[0328]然后，计算单元250认为，这一模拟眼睛/眼镜距离VG2 —旦按比例缩放，就等于佩戴者I的实际眼睛/眼镜距离VG。因此，它将其值存储于存储器中。
[0329]然后，计算单元250对与这一所选择的模拟值VG2相关联的模拟半瞳距EG23(I1、EG23Q2、EG23Q3的平均值进行计算。
[0330]然后，它认为，这一平均值一旦按比例缩放，就等于佩戴者I的左半瞳距EG。因此，它将其值存储于存储器中。
[0331]然后，可以按与关于左眼/眼镜距离VG和佩戴者I的左半瞳距EG相同的方式确定右眼/眼镜距离VD和佩戴者I的右半瞳距ED。
[0332]在随后的操作中，计算单元250计算出佩戴者I的瞳孔高度HG、HD (见图1)。
[0333]再一次，计算单元250可以按不同方式进行。
[0334]此处，佩戴者I的头部10的俯仰度被认为对可以在图像301、302、303中测量的瞳孔高度HG、HD的精确度具有极小影响。
[0335]因此，为了确定这些瞳孔高度，计算单元250选择图像301、302、303中的任一个(例如，偏转角a3Q2最小的那一个)，然后在这一图像302(图6)中确定角膜反射162GU62D中的每一个与相应方框系统法方框151G、151D的下缘分开的距离HG3tl2、HD3tl2。
[0336]这些距离HG3Q2、HD302 一旦按比例缩放，就被计算单元250作为瞳孔高度HG、HD存储于存储器中。
[0337]作为一种变化形式，该计算单元将有可能在图像301、302、303中的每一个中测量这些距离HGpHDi,对这些距离求平均值并且对其按比例缩放，以便获得佩戴者的瞳孔高度。
[0338]作为另一种变化形式，这些瞳孔高度将有可能使用与用于确定佩戴者的半瞳距类似的方法来计算。这一方法将例如在于获取佩戴者点头说“是”时的不同图像，确定在这些图像的每一个中头部的俯仰角，并且测量该俯仰角最小的图像中的瞳孔高度。
[0339]对于计算单元250，随后的操作在于确定佩戴者I通过移动其头部10或其眼睛20G、20D来转动其注视的倾向。
[0340]然后，卖主向佩戴者I解释他或她必须注视第一附加目标320，然后一旦该目标关闭并且第二附加目标330开启，就向佩戴者解释他或她必须快速地将其注视转向这一第二附加目标330。
[0341]一旦佩戴者I准备好，卖主就通过按压在触摸屏270上所显示的特定按钮上来发起一系列新的测量。
[0342]然后，计算单元250仅开启第一附加目标320，保持约5秒，然后关闭第一附加目标320，并且同时开启第二附加目标330。在关闭第一个附加目标320时，计算单元250在一系列约一秒的过程中获取多张图像(例如10张)并存储在存储器中。
[0343]然后，计算单元250对所获取的图像进行处理以便确定其中每张中佩戴者I的头部10的偏转角Ct J0
[0344]如果在这10张所获取的图像中，这一角度变化极小和/或缓慢地变化，那么计算单元250确定佩戴者具有通过移动其眼睛20G、20D来转动其注视的倾向。
[0345]另一方面,如果在这10张所获取的图像中，这一角度变化较大和/或快速地变化，那么计算单元250确定佩戴者具有通过移动其头部10来转动其注视的倾向。
[0346]作为一种变化形式，该计算单元可以按另一种方式进行。
[0347]作为举例，可以使用一种更精细的方法，在所获取的每张图像中还确定角膜反射162DU62G与可观测轴A3分开的距离EGpEDitl
[0348]然后,可以将偏转角a j变化的速度和/或幅度与距离EGpEDi变化的速度和/或幅度相比较。因此，它可以由此推导出佩戴者是有更快速地转动其眼睛还是头部的倾向。它甚至可以由此推导出一个更精确的系数，从而对佩戴者通过移动其头部或其眼睛来转动其注视的倾向进行量化。
[0349]在这些不同的操作之后，计算单元250获取到:
[0350]-佩戴者的处方的扫描图像；
[0351]-由佩戴者I选择的眼镜架的模型；
[0352]-佩戴者I的半瞳距EG、ED；
[0353]-佩戴者I的瞳孔高度HG、HD；
[0354]-佩戴者I的面部的可见光图像；
[0355]-佩戴者I的眼睛的转动中心与眼镜架110的中平面Pl分开的距离VG2、VD2;以及
[0356]-对佩戴者I通过移动其头部10或其眼睛20G、20D来转动其注视的倾向进行量化的一个系数。
[0357]然后，它将这些条不同的信息显示在触摸屏270上，使得可以通过卖主对它们进行验证。
[0358]在通过卖主验证之后，计算单元250将这一信息打印在一个概述的图表上。然后，该计算单元将这一信息传递到用于制造眼镜片的中心。
[0359]可选地，将有可能使计算单元250进而将所有所获取的图像传递给用于制造眼镜片的中心。
[0360]因此，该处理中心将可选地能够实施一项用于验证计算单元250所计算的所有数据的操作。
[0361]这些数据将有可能得到验证，特别是当计算单元250中所安装的软件包未更新时。
[0362]它们还将有可能在所选择的镜架为“无镜框”眼镜架时进行验证。这是因为一般很难在所获取的图像中看到这些眼镜架的示范镜片的边缘，这会产生误差。
[0363]这一验证操作将有可能是自动地进行的(尤其是在软件包未更新的情形中)，或由专门技术人员手动地进行，该技术人员将有可能具体地验证瞳孔和这些示范镜片的边缘是否已经正确地精确定位。
[0364]本发明决不限于所描述并且示出的实施例，并且本领域的技术人员将能够在不偏离本发明的范围的情况下对其作出修改。
[0365]具体地，将有可能提供呈一种更小的便携形式而非呈收纳计算单元、图像传感器及光源的眼镜亭形式的测量装置。因此，将有可能提供由便携式计算机形成的计算单元，其中将安装有特定软件包，并且其摄像机(或“网络摄像机”)将在可见光域中起到摄像机的作用。在这一变化形式中，红外摄像机和光源则将被安排在装备有一个用于紧固到便携式计算机的屏幕上的夹子和一个用于连接到便携式计算机的电缆上的一个小外壳。这一解决方法将是便宜并且可容易运输的。
[0366]根据本发明另一个变化的实施例，将有可能提供仅捕捉图像并且将其传递给用于制造眼镜片的中心的计算单元，在这种情形中，这些图像将在这一制造中心进行处理。
【权利要求】
1.一种用于在一个确定装置(200)的帮助下估计一副眼镜(100)的特征平面(Pl)与所述这副眼镜(100)的佩戴者⑴的眼睛的特征点(OG)之间的眼睛/眼镜距离(VG)的方法，该确定装置包括一个图像传感器(210)，该方法包括步骤: a)通过该图像传感器(210)获取该佩戴者(I)的头部(10)的至少一部分的至少两张不同的图像(301，302，303)，其中，该佩戴者(I)的头部(10)相对于该图像传感器(210)展示一个枢转轴(Al)周围的各种角位置(α)，该枢转轴基本上平行于所述特征平面(Ρ1)，并且该枢转轴基本上横向于该图像传感器的光轴(Α2), b)为所获取的每张图像(301，302，303)确定该佩戴者(I)的头部(10)相对于该图像传感器(210)的一个倾角(ct301，α 302 ? α see)，在该图像传感器(210)的该光轴(Α2)和与该佩戴者(I)的头部(10)相关联的一个平面(Ρ2)之间进行测量，该平面基本上平行于所述枢转轴(Al)并基本上正交于所述特征平面(Pl)， 其特征在于，该方法还包括步骤: c)获取所寻求的该眼睛/眼镜距离的至少两个模拟值(VG1，VG2，VG3)， d)考虑所述倾角(α301, a go；,, α 3(13)，为所获取的每张图像(301,302,303)并用所获取的每个模拟值(VG1，VG2，VG3)计算该佩戴者(I)的该眼睛(10)的该特征点(OG)与和该佩戴者(I)的头部(10)相关联的该平面(P2)之间计算一个形态距离(EGl301, EG2301，EG3301，EGl3tl2, EG23(i2, EG33(i2, EGl303, EG2 303, EG3 303)，以及 e)根据步骤d)中所计算的头部/平面距离，从所寻求的该眼睛/眼镜距离的这些模拟值(VG1，VG2，VG3)当中选择最接近该佩戴者的该眼睛/眼镜距离(VG)的值。
2.如前一权利要求所述的估计方法，其中，在步骤a)中，所述枢转轴(Al)与该佩戴者(I)的头部(10)的纵轴重合，并且在步骤b)中，与该佩戴者(I)的头部(10)相关联的该平面(P2)平行于该佩戴者⑴的头部(10)的矢状平面，并且所述倾角(a.Q 302 , Q 303)是一个偏转角。
3.如前一权利要求所述的估计方法，其中，该佩戴者(I)的头部(10)的该特征点(OG)是该佩戴者(I)的双眼之一的转动中心，与该佩戴者(I)的头部(10)相关联的该平面(P2)与该佩戴者(I)的头部(10)的该矢状平面重合，并且步骤d)中所计算的每个形态距离是该佩戴者(I)的一个假定的半瞳距，根据被该佩戴者(I)的所述眼睛的角膜所反射的一个角膜反射(162G)的位置在所获取的该图像(301，302，303)中的位置计算该假定的半瞳距。
4.如以上权利要求之一所述的估计方法，其中，通过精确定位这副眼镜(100)在所获取的这些图像(301，302，303)中的每一张中的位置来获得与该佩戴者(I)的头部(10)相关联的该平面(P2)的位置。
5.如以上权利要求之一所述的估计方法，其中，在步骤e)中， -针对每个模拟值(VG1，VG2，VG3)，确定与此模拟值(VG1，VG2，VG3)相关联的这些形态距离的一个分散率，以及 -所选择的该模拟值(VG2)是这些形态距离对于其分散最小的模拟值。
6.如前一权利要求所述的估计方法，其中，这些形态距离的该分散率是一个标准偏差(ο )。
7.如权利要求4和5所述的估计方法，包括一个附加步骤:估计该佩戴者(I)的该半瞳距(EG)，在该步骤的过程中计算与所选择的该模拟值相关联的这些形态距离(EG23Q1，EG2302，EG2 303)的平均值。
8.如以上权利要求之一所述的估计方法，其中，该装置包括一个光源(220)，在步骤b)中，根据该光源(220)所生成的并被这副眼镜(100)的两个镜片(150G，150D)反射的这些反射(160D，160G，161D，161G)在每张图像(301，302，303)中的位置确定所述倾角(α301，α 302，α 303)。
9.如前一权利要求所述的估计方法，其中，所述光源(220)是红外线，并且所述图像传感器(210)适用合获取红外图像(301，302，303)。
10.如以上权利要求之一所述的估计方法，其中，这副眼镜(100)的该特征平面(PI)基本上平行于这副眼镜(100)的这些镜片(150G，150G)的轮廓的中平面。
11.如以上权利要求之一所述的估计方法，其中，通过在这副眼镜(100)上安装一个具有一个已知几何形状的精确定位元件并通过确定所述精确定位元件在所获取的每张图像(301,302,303)中的位置和形状来获得所述倾角(a301, Q 302 , α 303)。
12.如以上权利要求之一所述的方法，其中，获取所述这副眼镜(100)的一个尺寸特征，并且其中，根据所获取的所述特征尺寸缩放该佩戴者的所述眼睛/眼镜距离(VG)。
13.一种用于估计一副眼镜(100)的特征平面(Pl)与所述这副眼镜(100)的佩戴者(I)的头部(10)的特征点(OG)之间的眼睛/眼镜距离(VG)的装置(200)，该装置包括: -适于照亮该佩戴者(I)的头部(10)的至少一个光源(220)； -一个图像传感器(210)，展示一个基本上指向该佩戴者(I)的头部(10)的光轴(Α2)并适于获取该佩戴者(I)的头部(10)的至少两张图像(301，302，303)，其中，出现了该光源(220)所照亮的这副眼镜(100)，并且其中，该佩戴者(I)的头部(10)展示在一个枢转轴(Al)周围的不同倾斜，该枢转轴基本上平行于所述特征平面(Pl)并且横向于该图像传感器(210)的该光轴(Α2)，以及 -一个适于处理所述图像(301，302，303)的计算单元(250)， 其特征在于，所述计算单元(250)适用于: -为所获取的每张图像(301，302，303)确定该佩戴者的头部(10)相对于该图像传感器(210)的一个倾角(ct301，α 302 ? α see)，在该图像传感器(210)的该光轴(Α2)和与该佩戴者(I)的头部(10)相关联的一个平面(Ρ2)之间进行测量，该平面基本上平行于所述枢转轴(Al)并基本上正交于所述特征平面(Pl)， -获取所寻求的该眼睛/眼镜距离的至少两个模拟值(VG1，VG2，VG3)， -考虑所述倾角(α 301? α 302 ? α Μ)，为所获取的每张图像(301，302，303)并用所获取的每个模拟值(VG1，VG2，VG3)计算该佩戴者(I)的头部(10)的该特征点(OG)与和该佩戴者(I)的头部(10)相关联的该平面(Ρ2)之间计算一个形态距离(EGl301, EG2301，EG3301，EGl3tl2, EG23(i2, EG33(i2, EGl303, EG2 303, EG3 303)，以及 -根据步骤d)中所计算的头部/平面距离，从所寻求的该眼睛/眼镜距离的这些模拟值(VG1，VG2，VG3)当中选择最接近该佩戴者的该眼睛/眼镜距离(VG)的值。
【文档编号】G02C13/00GK104168817SQ201380013264
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】A·阿达迪, J·德尔策斯 申请人:埃西勒国际通用光学公司