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用于在自然姿勢下確定至少一個與眼鏡片在眼鏡架內的安裝相關聯的幾何/相貌參數的方法.pdf

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用于 自然 姿勢 確定 至少 一個 眼鏡片 眼鏡架 裝相 關聯 幾何 相貌 參數 方法
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摘要
申請專利號:

CN201180068170.8

申請日:

2011.12.30

公開號:

CN103384847B

公開日:

2014.11.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):G02C 13/00登記生效日:20180301變更事項:專利權人變更前權利人:埃西勒國際通用光學公司變更后權利人:依視路國際公司變更事項:地址變更前權利人:法國沙朗通勒蓬變更后權利人:法國沙朗通勒蓬|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G02C 13/00申請日:20111230|||公開
IPC分類號: G02C13/00; A61B3/11 主分類號: G02C13/00
申請人: 埃西勒國際通用光學公司
發明人: A·阿達迪; J·德爾策斯
地址: 法國沙朗通勒蓬
優先權: 2011.02.21 FR 1100511
專利代理機構: 北京市中咨律師事務所 11247 代理人: 楊曉光;于靜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180068170.8

授權公告號:

|||103384847B||||||

法律狀態公告日:

2018.03.20|||2014.11.26|||2013.12.04|||2013.11.06

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于在自然姿勢下確定至少一個幾何/相貌參數的方法,該幾何/相貌參數與一個眼鏡片在旨在由佩戴者佩戴的一個眼鏡架內的安裝相關聯。這種方法包括以下步驟:(a)捕獲這位佩戴者的頭部的至少一個基本上正面的圖像;(b)在捕獲這個基本上正面的圖像期間確定一個傾角(A)的測量值,該測量值取決于佩戴者的頭部繞垂直于佩戴者的頭部的一個矢面的主軸線的傾斜情況;(c)確定所述傾角與該佩戴者的頭部(10)的一種自然姿勢相對應的一個參考值;并且(d)基于所捕獲的這個基本上正面的圖像并且依據在步驟(b)中所確定的傾角(A)的測量值與步驟(c)中所確定的傾角的參考值之間的差值來確定所要求的幾何/相貌參數。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于在自然姿勢下確定至少一個幾何/相貌參數的方法,該幾何/相貌參數與一個眼鏡片在旨在由一位佩戴者佩戴的眼鏡架(30)內的安裝相關聯,該方法包括以下步驟:
a)捕獲該佩戴者的頭部(10)的至少一個基本上正面的圖像;
b)在捕獲該基本上正面的圖像期間確定該佩戴者的頭部(10)的一個傾角(A)的測量值(Am),該測量值取決于該佩戴者的頭部繞垂直于該佩戴者的頭部的一個矢面的主軸線的傾斜情況;
c)確定所述傾角(A)與該佩戴者的頭部(10)的一個自然姿勢相對應的一個參考值(Aref);并且
d)基于所捕獲的基本上正面的圖像并依據在步驟b)中所確定的傾角(A)的所述測量值(Am)與步驟c)中所確定的所述傾角(A)的所述參考值(Aref)之間的差值來確定所述希望的幾何/相貌參數。

2.  如權利要求1所述的方法,通過該方法,在步驟b)中,該傾角(A)是在與該佩戴者的頭部(10)構成整體的一個平面(PM)和與捕獲所述基本上正面的圖像相關聯的一個圖像捕獲平面(PCI)之間形成的角度。

3.  如權利要求2所述的方法,通過該方法,與該佩戴者的頭部(10)構成整體的所述平面(PM)是位于該佩戴者的頭部上的眼鏡架(30)的這些眼鏡架的一個平均平面(PM)。

4.  如權利要求1至3之一所述的方法,通過該方法,該佩戴者的頭部包括至少一個正面標引要素(21D,21G,22H,22B),該正面標引要素的定位方式是使得它在該佩戴者的面部的所述基本上正面的圖像上是可識別的,并且,在步驟b)中:
b1)在該基本上正面的圖像上識別該正面標引要素的圖像;
b2)確定該正面標引要素的圖像的一個幾何特征;
b3)與該基本上正面的圖像相關聯的傾角(A)的所述測量值(Am)是依據在步驟b2)中確定的幾何特征來確定的。

5.  如權利要求1至4之一所述的方法,通過該方法,在步驟c)中進行以下步驟:
c1)捕獲在一個自然姿勢中該佩戴者的頭部的至少一個基本上側面的圖像,該佩戴者的頭部(10)包括至少一個側面標引要素(23,24),該側面標引要素定位的方式是使得它在該佩戴者的頭部的所述基本上側面的圖像上是可識別的;
c2)在所述基本上側面的圖像上識別該側面標引要素的圖像;
c3)確定該側面標引要素的圖像的一個幾何特征;以及
c4)所述傾角(A)的所述參考值(Aref)是依據在步驟c3)中確定的所述幾何特征來確定的。

6.  如權利要求5所述的方法,通過該方法,重復進行步驟c1)至c4),并將該傾角(A)的參考值(Aref)確定為進行的多次步驟c4)中所確定的這些參考值的平均值。

7.  如權利要求5和6之一所述的方法,通過該方法,所述側面標引要素(23,24)以及所述正面標引要素(21D,21G,22H,22B)是位于在該佩戴者的頭部(10)上放置的一個附件(20)上。

8.  如權利要求5和7之一所述的方法,通過該方法,該佩戴者的頭部(10)還包括至少一個亮度校準標引物(23,24),該亮度校準標引物包括在該佩戴者的所述側面圖像上可見的至少兩個對比區,該方法在步驟c)之前還包括以下步驟:
e)捕獲該佩戴者的頭部的一個基本上側面的圖像;
f)確定在步驟e)中所捕獲的校準要素的圖像的至少一部分的亮度的一個測量值;
g)依據該測量值來修改所述圖像捕獲裝置的光學圖像采集條件的一個設置參數,以便改進該校準要素的這些對比區的圖像的對比度。

9.  如權利要求8所述的方法,通過該方法,在步驟g)中:
g1)確定在步驟f)中所確定的亮度值與一個目標亮度值之間的偏差;
g2)對該偏差與該偏差的一個預定的最大值進行比較;
g3)基于這一比較來修改該圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數,以便使所述測量值趨近于所述目標亮度值。

10.  如權利要求8和9之一所述的方法,通過該方法,在步驟c1)中,該佩戴者的頭部(10)的基本上側面的圖像是利用在步驟g)中修改的光學采集條件的設置參數來捕獲的。

11.  如權利要求5至10之一所述的方法,該方法在步驟c)之前還包括以下步驟:
h)捕獲該佩戴者的頭部(10)的一個基本上側面的圖像;
i)確定該側面標引要素(23,24)的圖像在步驟h)中所捕獲的圖像上的位置;
j)確定在該圖像上代表該側面標引要素的圖像的清晰度的一個清晰度參數;
k)對該清晰度參數與一個預定的清晰度閾值進行比較;
l)依據在步驟j)中所確定的清晰度參數與所述清晰度閾值之間的差值來修改所述圖像捕獲裝置的圖像采集焦距,以便改進該側面標引要素(23,24)的圖像的清晰度。

12.  如權利要求11將其對權利要求8的從屬關系考慮在內所述的方法,通過該方法,在步驟h)中,該佩戴者的頭部的側面圖像是利用在步驟g)中所修改的光學采集條件的設置參數來捕獲的。

13.  如權利要求11將其對權利要求8的從屬關系考慮在內所述的方法,通過該方法,在步驟e)中,該佩戴者的頭部的側面圖像是利用在步驟l)中所修改的光學采集條件的設置參數來捕獲的。

14.  如權利要求11至13之一所述的方法,通過該方法,在步驟c1)中,該佩戴者的頭部的側面圖像是利用在步驟l)中所修改的圖象采集焦距來捕獲的。

15.  如權利要求11至14之一所述的方法,通過該方法,在步驟j)中,確定該側面標引要素(23,24)的一個特定點的圖像的尺寸或亮度,并且所述清晰度參數是由此推導出的。

16.  如權利要求8至10之一所述的方法,通過該方法,將所述側面亮度校準要素(23,24)與該側面標引要素(23,24)合并。

說明書

說明書用于在自然姿勢下確定至少一個與眼鏡片在眼鏡架內的安裝相關聯的幾何/相貌參數的方法
技術領域
本發明涉及一種用于確定與佩戴者所佩戴的眼鏡架內的眼鏡片的安裝相關聯的至少一個幾何/相貌參數的方法。
背景技術
為眼鏡制作一個校正眼鏡片,一方面包括眼鏡片的折射面的光學設計和成形,另一方面包括眼鏡片與所選眼鏡架的適配。
本發明涉及在佩戴者的面部測量多個幾何/相貌參數,這些參數說明了佩戴者的面部上的眼鏡的定位配置。這些參數可能用在校正眼鏡片制作的兩個步驟中,從而使眼鏡片最終提供其設計的和限定的校正光學功能。這些參數包括瞳孔間距、佩戴者的眼睛的瞳孔相對于眼鏡架的下緣的高度、和/或眼鏡架的總平面形成的或眼鏡片相對于豎直面的廣角。
所尋找的幾何/相貌參數都與佩戴者的頭部和所選眼鏡架的幾何形狀以及佩戴者的姿勢有關。
當然這些參數可以手工確定。例如,測量佩戴者的眼睛相對于眼鏡架的下緣的高度時,驗光師可從前面觀測佩戴者,并且用尺對眼睛的瞳孔與演示眼鏡片(presentation lens)的下緣的距離做出粗略的測量。
這些參數也可以通過一張或多張所捕獲的該佩戴者的頭部的圖像來確定。
然而,無論是手工操作還是計算機操作,用于確定該佩戴者的幾何/相貌參數的這些方法都存在很大的不精確性。實際上,為了使用尺子或通過處理所捕獲到的圖像做出精確的測量,佩戴者的頭部必須在測量或圖像捕獲時處于其自然姿勢。
這一自然姿勢亦稱為解剖姿勢或立位。在該自然姿勢(下文將詳述)下,佩戴者保持他或她頭部直立并朝水平線向前看。
由于操作速度和驗光師對于佩戴者的舒適度的考慮,拍攝圖像時佩戴者的頭部的位置的要求不是強制的。
然而,即使佩戴者的頭部的位置不受限制,在確定這些幾何/相貌參數時,該佩戴者通常也不是處于自然姿勢。
這是因為應用這些用于確定這些幾何/相貌參數的方法通常需要將測量儀器與佩戴者的距離控制在一米以內。手工測量時驗光師也很近。
然后,在測量期間,佩戴者注視這一測量儀器或位于他或她前面的驗光師。
實際上,測量儀器或驗光師的近距離使得佩戴者輕微向后彎腰。
這樣佩戴者的姿勢處于一種緊張和不自然的姿勢。他或她的目光不指向正前方水平線,而是固定于一個接近的物體。
現在,頭部在其矢面內相對于解剖姿勢的傾斜角偏移1度就會導致廣角的測量出現1度的誤差且眼睛的高度的測量出現0.5毫米的誤差。
此外,從多個所捕獲的圖像中確定這些幾何/相貌參數需要在所捕獲的圖像上識別至少一個位于佩戴者的面部并且具有至少一個預先確定的幾何特征的標引要素的圖像。
然后通過比較標引要素的圖像的幾何特征及其相應的實際幾何特征就可以確定所尋找的幾何/相貌參數。
然而,這樣的方法只有當標引要素可在所捕獲的圖像中識別時方可完成。
如果所捕獲的圖像模糊或者如果過度曝光或曝光不足以至于標引要素的圖像不能被識別,情況則不同。
特別是當使用包括一個自動設置采集圖像的焦距的設備的裝置來捕獲圖像時,圖像捕獲裝置可能會聚焦于佩戴者的頭部以外的某一點,這意味著在所捕獲的圖像中佩戴者的頭部會模糊。此外,當佩戴者的位置相對于圖像捕獲裝置背光時,所捕獲的圖像往往是太暗使得標引要素的圖像無法 識別。
這些各種問題的一個解決方案在于,在每次圖像捕獲之前手動設置所捕獲的圖像的清晰度和亮度。但是,這會導致驗光師工作冗長而乏味的缺點。此外,這在連續圖像采集的攝像模式中是不可行的。
發明內容
為了補救現有技術的上述缺點,本發明提出了一種用于確定佩戴者在他或她的自然位置下的幾何/相貌參數的方法,不考慮圖像捕獲期間的亮度條件以及佩戴者的頭部相對于圖像捕獲裝置的位置。
尤其是,本發明提出了一種用于在自然姿勢下確定至少一個幾何/相貌參數的方法,該幾何/相貌參數與一個眼鏡片在旨在由一位佩戴者佩戴的眼鏡架(30)內的安裝相關聯,該方法包括以下步驟:
a)捕獲該佩戴者的頭部的至少一個基本上正面的圖像,
b)在捕獲該基本上正面的圖像期間確定該佩戴者的頭部的一個傾角的測量值,該測量值取決于該佩戴者的頭部繞垂直于該佩戴者的頭部的一個矢面的主軸線的傾斜角,
c)確定對應于該佩戴者的頭部的一個自然姿勢的所述傾角的一個參考值,并且
d)基于所捕獲的基本上正面的圖像并依據在步驟b)中確定的傾角的所述測量值與在步驟c)中所確定的所述傾角的所述參考值之間的差值來確定所述希望的幾何/相貌參數。
因此,確定所尋找的參數時,在步驟a)中在圖像捕獲期間該佩戴者的頭部的姿勢不同于自然姿勢的這一事實被考慮在內。
在圖像捕獲期間佩戴者的真正姿勢和自然姿勢之間的差別通過比較在捕獲基本上正面的圖像期間所測量的傾角的實際值與對應于佩戴者的自然姿勢的這個傾角參考值來評估。
這樣就可以或者修正標引要素的圖像上所測量的幾何特征或者修正基于標引要素的未修正的幾何特征所確定的幾何/相貌參數,以獲取自然姿勢 下所尋找的幾何/相貌參數的值。
根據本發明,本方法的其他非限制性及有利特點如下:
-在步驟b)中,傾角為與佩戴者的頭部構成整體的平面和與捕獲基本上正面的圖像相關聯的圖像捕獲平面之間的夾角;
-所述與佩戴者的頭部構成整體的平面是位于該佩戴者的頭部的眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面;
-該佩戴者的頭部的所述傾角包括與佩戴者的頭部繞垂直于佩戴者的頭部的矢面的佩戴者的頭部的第一主軸線旋轉有關的一個分量,該分量與佩戴者的頭部相對于他或她身體的旋轉相對應,和/或與佩戴者的頭部繞垂直于佩戴者的頭部的矢面的第二主軸線旋轉有關的一個分量,該分量與佩戴者的身體繞第二主軸線的旋轉相對應;
-佩戴者的頭部包括至少一個正面標引要素,該要素定位的方式是使得它可在佩戴者的面部的所述基本上正面的圖像上識別,且在步驟b)中:
b1)在這一基本上正面的圖像上識別該正面標引要素的圖像,
b2)確定這一正面標引要素的圖像的幾何特征,
b3)依據在步驟b2)中確定的幾何特征來確定與該基本上正面的圖像相關聯的傾角的所述測量值;
-所述正面標引要素是佩戴者的頭部的一個顯著的解剖要素;
-所述正面標引要素位于在佩戴者的頭部上放置的一個附件上;
-在步驟c)中,進行以下步驟:
c1)捕獲在自然姿勢下佩戴者的頭部的至少一個基本上側面的圖像,佩戴者的頭部包括至少一個側面標引要素,該要素定位的方式是使得它可在佩戴者的面部的所述基本上側面的圖像上識別,
c2)在所述基本上側面的圖像上識別該側面標引要素的圖像,
c3)確定這一側面標引要素的圖像的幾何特征,以及
c4)依據步驟c3)中所確定的幾何特征確定所述傾角的所述參考值;
-重復步驟c1)到c4),且傾角的參考值被確定為所執行的多次步驟c4)中所確定的參考值的平均值;
-使用圖像捕獲裝置在攝像模式下進行連續的步驟c1);
-所述側面標引要素是佩戴者的頭部的一個顯著的解剖要素;
-所述側面標引要素位于在佩戴者的頭部上放置的一個附件上;
-預先確定所述正面與側面標引要素的相對位置,并將其用于確定步驟d)中所尋找的幾何/相貌參數;
-佩戴者的頭部還包括至少一個亮度校準標引物,該標引物包括在佩戴者的所述側面圖像中可見的至少兩個對比區,該方法在步驟c)之前還包括以下步驟:
e)捕獲佩戴者的頭部的一個基本上側面的圖像,
f)確定步驟e)中所捕獲的校準要素的圖像的至少一個部分的亮度的一個測量值;
g)依據該測量值來修改該圖像捕獲裝置的光學圖像采集條件的一個設置參數,以便改進校準要素的對比區的圖像的對比度;
-步驟g)中,
g1)確定步驟f)中所確定的亮度值與一個目標亮度值之間的偏差,
g2)對該偏差與該偏差的一個預先確定最大值進行比較,
g3)基于這一比較來修改圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數,以便使所述測量值趨近于所述目標亮度值;
-在步驟c1)中,使用步驟g)中修改的光學采集條件的設置參數捕獲佩戴者的頭部的基本上側面的圖像;
-該方法在步驟c)之前還包括以下步驟:
h)捕獲佩戴者的頭部的一個基本上側面的圖像,
i)確定該側面標引要素的圖像在步驟h)中所捕獲的圖像上的位置,
j)確定代表該側面標引要素的圖像在這一圖像上的清晰度的一個清晰度參數,
k)對該清晰度參數與一個預先確定的清晰度閾值進行比較,
l)依據該清晰度參數(步驟j中確定的)與所述清晰度閾值之間的差值來修改該圖像捕獲裝置的圖像采集焦距,以便改進側面標引要素的圖像的清晰度;
-在步驟h)中,使用步驟g)中修改的光學采集條件的設置參數來捕獲佩戴者的頭部的側面圖像;
-在步驟e)中,使用步驟l)中修改的光學采集條件的設置參數來捕獲佩戴者的頭部的側面圖像;
-在步驟c1)中,采用步驟l)中修改的圖像采集焦距來捕獲佩戴者的頭部的側面圖像;
-在步驟j)中,確定側面標引要素的特定點的圖像的尺寸或亮度,并從此推導出所述清晰度參數;
-合并所述側面標引要素與該側面亮度校準要素;
-在步驟b)中,使用傾斜儀測量頭部的傾角的所述測量值;
-在步驟c)中,從一個預先確定的數據庫中提取傾角的參考值;
-在步驟c)中,使用傾斜儀測量頭部的傾角的參考值。
附圖說明
下述根據附圖(作為非限定性示例提供)的說明將清晰地顯示本發明的構成以及如何實施本發明。
在附圖中:
-圖1是本發明的一個可能實施例的步驟的示意圖,
-圖2是圖像捕獲裝置捕獲的基本上正面的圖像的示意圖,
-圖3是圖像捕獲裝置捕獲的基本上側面的圖像的示意圖,
-圖4是配備有眼鏡架和附件的佩戴者的頭部的示意圖,
-圖5是一個包括可見正面和側面標引和校準要素的附件的透視示意圖,用于實施根據本發明的方法,
-圖6A是圖5的附件的一個標引和校準要素的前示意圖,該要素可以在該附件的側視圖中看到,以及
-圖6B是圖5的附件的一個標引和校準要素的前示意圖,該要素在該附件的前視圖中可見,
-圖7是步驟a)中圖像捕獲期間佩戴者的側面示意圖。
具體實施方式
在下文中,豎直方向由一條鉛垂線確定,并且水平方向為垂直于該豎直方向的方向。
圖1示出了根據本發明的方法的一個可能實施例的步驟。
實施本方法的目標在于確定與在佩戴者的自然姿勢下在眼鏡架內安裝一個眼鏡片相關聯的至少一個幾何/相貌參數,該參數包括例如像瞳孔間距、佩戴者的眼睛的瞳孔相對于眼鏡架的下緣的高度。
該方法包括以下步驟,下面進行更詳細地說明:
a)捕獲該佩戴者的頭部的至少一個基本上正面的圖像,
b)確定捕獲基本上正面的圖像期間佩戴者的頭部的傾角的一個測量值,該測量值取決于佩戴者的頭部繞垂直于佩戴者的頭部的矢面的主軸線的傾角,
c)確定所述傾角對應于佩戴者的頭部的自然姿勢的一個參考值,并
d)基于所捕獲的基本上正面的圖像并依據步驟b)中所確定的傾角的所述測量值與步驟c)中所確定的所述傾角的所述參考值之間的差值確定所尋找的幾何/相貌參數。
步驟a)
捕獲該佩戴者的頭部的至少一個基本上正面的圖像。
圖4是佩戴者的頭部10的示意圖,顯示了不同顯著平面的位置。
如圖3和圖4所示,佩戴者的頭部10的法蘭克福平面PF被定義為經過佩戴者的下眼點OR和外耳門上緣中點PO的平面,該耳點是耳道的顱骨的最高點,對應于耳朵的耳屏點。
當佩戴者處于自然姿勢時,該法蘭克福平面PF是基本上水平的。
例如,這種情況就是,當該佩戴者處于坐或站立的狀態,該狀態中他或她的頭部10是直立的且他或她向遠處前方(即,優選地是水平線)直視時。那么,佩戴者的凝視軸線就是水平的。
也可以說,佩戴者采用了立位或者是他或她最不費力的一個位置。
佩戴者的頭部10的一個矢面PS被定義為垂直于經過雙眼的中垂線的法蘭克福平面的平面。雙眼的中垂線是經過由雙眼的轉動中心定義的分段中間且平行于法蘭克福平面PF的軸線。
頭部的額平面PFr還被定義為垂直于法蘭克福平面且經過頭頂的一個平面。該平面還垂直于矢面PS。
在這些條件下,頭部10的一條豎直軸線AV被定義為額平面和矢面的相交線,而頭部的一條水平軸線AH被定義為法蘭克福平面和額平面的相交線。
因此,該水平軸線AH是一條垂直于佩戴者的頭部的矢面PS的軸線。
那么,基本上正面的圖像對應于一個圖像,針對該圖像,圖像捕獲裝置的圖像捕獲平面繞佩戴者的頭部的額平面PFr的豎直軸線AV形成一個+20°和-20°之間的角。
同樣地,基本上側面的圖像對應于一個圖像,針對該圖像,圖像捕獲裝置的圖像捕獲平面繞佩戴者的頭部的矢面PS的豎直軸線AV形成一個+10度和-10度之間的角。
圖2顯示了基本上正面的圖像I1的一個示例。圖3顯示了基本上側面的圖像I3的一個示例。
步驟b)
為其在捕獲基本上正面的圖像期間確定一個測量值的佩戴者的頭部的傾角A取決于佩戴者的頭部繞垂直于佩戴者的頭部的矢面的主軸線的傾角。
例如這里的主軸線為水平軸線AH。因此,所測量的傾角對應于佩戴者的頭部的矢面PS的傾角。
實際上,例如,該角度的測量值是基于步驟a)中捕獲的基本上正面的圖像確定的。
例如,確定與佩戴者的頭部10構成整體的一個平面與步驟a)中所捕獲的這個圖像相關聯的一個圖像捕獲平面PCI之間形成的夾角的測量值。
該圖像捕獲平面PCI對應于所捕獲的圖像的平面。
與佩戴者的頭部10構成整體的平面優選地是垂直于佩戴者的頭部的矢面PS的一個平面。
更確切地說,該角對應于與佩戴者的頭部構成整體的平面與垂直于圖像捕獲平面的平面的相交線與圖像捕獲平面與垂直于所述圖像捕獲平面的這個平面的相交線之間的夾角。
例如與佩戴者的頭部10構成整體的平面是佩戴者所佩戴的眼鏡架30的這些眼鏡框的平均平面。實際上,當佩戴者的頭部移動時,眼鏡架也同時移動,并且眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面PM相對于佩戴者的頭部的位置不變。
作為一個變體,與頭部構成整體的平面可以是頭部本身的一個特定平面,例如額平面PFr。它優選地是一個平行于佩戴者的頭部的水平軸線AH的平面。
傾角A在圖7中表示。這里認為該圖像捕獲平面PCI被豎直地取向。
眼鏡架30的這些眼鏡框的平均平面PM的這一傾角A與佩戴者的頭部10的額平面PFr和圖像捕獲平面PCI與垂直于所述圖像捕獲平面的平面的相交線之間的夾角At以同樣的方式變化。
A和At這兩個夾角等于一個常數。
如圖7所示,這里佩戴者的頭部相對于該圖像捕獲平面PCI的額平面PFr的角度At包括第一分量At1(見圖7),該分量與佩戴者的頭部的額平面PFr繞佩戴者的頭部的水平軸線AH的旋轉相關,該旋轉與佩戴者的頭部繞他或她身體的旋轉相對應。佩戴者的頭部相對于該圖像捕獲平面PCI的額平面PFr的角度At還包括第二分量At2(見圖7),該分量與佩戴者的頭部10的額平面PFr繞垂直于佩戴者的頭部的矢面PS的水平軸線 BH的旋轉相關。該第二分量與佩戴者的身體繞該水平軸線BH的旋轉相對應。
圖7簡單顯示了額平面PFr的角度At的兩個分量At1和At2。很明顯,佩戴者的眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面PM的傾角A還包括兩個類似的分量,因為眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面PM的傾斜隨著頭部變化。
佩戴者的頭部10優選地包括至少一個正面標引要素,該要素定位的方式是使得它可在步驟a)中所捕獲的佩戴者的面部的真實正面圖像中識別。
該正面標引要素可以是佩戴者的頭部的一個顯著的解剖要素,例如一只眼睛的瞳孔和/或虹膜、眼睛輪廓、佩戴者的鼻翼。
但是,該正面標引要素優選地位于在佩戴者的頭部上放置的一個附件上。
例如,它可以是粘在佩戴者的頭部的一個自粘標簽。
優選地像圖5中顯示的并旨在安裝在佩戴者的眼鏡架30上的一個附件20。
該附件20包括(圖5)適于定位在眼鏡架上方的一根主桿25,位于這個眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面PM中。
出于這一目的,該附件20具有一個用于安裝到眼鏡架30上的設備,這里采用從主桿25延伸出來的夾子28的形式。
這里提供了兩個夾子28,各自適用于附裝到眼鏡架30的這些眼鏡架之一上。
該附件20還包括一個突出物26和一個突出要素27,當附件20固定到該眼鏡架30上時,該突出物在基本上垂直于該眼鏡架的這些眼鏡框的平均平面PM的一個平面上垂直于主桿25延伸,當附件20固定到該眼鏡架上時,該突出要素在眼鏡架30的平均平面PM上或在平行于該平均平面PM的平面上垂直于主桿25和突出物26延伸(圖3)。
此處,附件20包括八個標引要素21D、21G、22H、22B、23、24。當附件20固定到佩戴者的眼鏡架上時,兩個標引要素21D、21G位于主桿25的末端,且被取向以便至少在佩戴者的正面圖像上是可見的。所以這些 標引要素為佩戴者的頭部的正面標引要素。
一個標引要素22H位于突出要素27上,并且另一個標引要素22B位于突出物26末端,其方式為使得22H、22B這兩個標引要素在佩戴者的正面圖像中可見。所以這些標引要素也是佩戴者的頭部的正面標引要素。
而且,這兩個標引要素22H,22B的定位方式是使得在附件的正面圖像上它們的位置是一個在上一個在下。
最后,突出物的側面還各自承載兩個標引要素23、24,這兩個要素至少在佩戴者的基本上側面的圖像中是可見的,如下文所述。所以這些標引要素為佩戴者的頭部的側面標引要素。
每個正面或側面標引要素具有一個或多個預先確定的幾何特征,例如其尺寸或其所承載的幾何圖案的尺寸。例如,該幾何圖案可采用測試圖案或交替對比帶的形式。
這里每個標引要素包括四個對比區ZS、ZC。這些對比區交替安置,每個對比區形成與其他對比區形成的多個直角具有一個公共頂點的直角。亮區和暗區的所述公共頂點形成標引要素的中心。例如在圖1中,針對這種情況,這些標引要素也被稱為“測試圖案”。
實際上,如圖6B中針對正面標引要素21G詳細示出的,每個正面標引要素21D、21G、22H、22B在此以一個矩形的形式呈現出,該矩形的長度L在8毫米到11毫米之間并且高度H在5毫米到8毫米之間。
該矩形被分成尺寸相等的四個較小矩形。在這些較小矩形中,對角地成對的矩形具有相同的光度或顏色,而相鄰成對的矩形具有不同的光度或顏色。
作為一個變體,所述標引要素可以具有任何其他形狀,尤其是正方形或環形。
如圖6A中針對側面標引要素24更詳細示出,優選地,側面標引要素23、24優選地是正方形,該正方形的側面長度Ct等于6毫米。該正方形被分成尺寸相等的四個較小正方形。在這些較小正方形中,對角地成對的正方形具有相同的光度或顏色,而相鄰成對的正方形具有不同的光度或顏 色。
作為一個變體,該正面和側面標引要素可以只有兩個或三個對比區,例如一個黑暗區與一個明亮區同軸或反之亦然,或被一條直線分開的兩個對比區,或甚至在兩條黑暗帶之間的一條明亮帶。另一方面,可提供四個以上的對比區,例如同軸對比環或交替的明亮帶和黑暗帶。
例如,為了確定傾角A的測量值,進行以下步驟:
b1)在步驟a)中所捕獲的基本上正面的圖像中識別該正面標引要素的圖像,
b2)確定這一正面標引要素的圖像的幾何特征,并
b3)依據該幾何特征確定與該基本上正面的圖像相關聯的所述傾角A。
步驟b1)和b2)可通過操作員手工進行或通過處理步驟a)中所捕獲圖像自動進行。
將稍后給出處理步驟a)中所捕獲圖像使得可以在基本上正面的圖像中識別步驟b1)中的每個正面標引要素的圖像的一個示例。
可以從根據標引要素的圖像的位置推導出圖像上其他重要的點的位置。
特別是,位于附件20的桿25各端的標引要素21D、21G的中心中間的點Ct的位置(圖2)。
根據一個可能的處理示例,在步驟b2)中,在圖像的一個參考坐標系中確定這些標引要素的圖像的中心在所捕獲的圖像上的坐標。
特別是在該參考坐標系中確定位于附件的突出物末端的正面標引要素22B的中心的坐標,以及前面定義的點Ct的坐標。由此推斷出連接位于突出物末端的標引要素22B的圖像的中心與圖像上的點Ct的區段的長度。
在步驟a)中所捕獲的圖像是在頭部的水平軸線AH平行于圖像捕獲平面PCI時捕獲的這一特殊情況下,優選地定義圖像的參考坐標系Ct(x,y),其原點為點Ct,并且x軸和y軸分別沿附件的桿25的圖像和附件的突出要素27的圖像延伸,如圖2所示。
在這些條件下,所尋找的段長等于y軸上距離標引要素22B的中心的坐標yb。
位于突出物上的標引要素22B與附件20的點Ct之間的實際距離Db也通過附件20的構造已知。
位于突出物上的標引要素22B與附件20的點Ct之間的距離Db通過構造已知。
因此從公式Am=arcsin(yb/Db)推導出圖像上的傾角A的測量值Am,其中arcsin是正弦函數的反函數。
作為一個變體,在步驟b)中,使用傾斜儀測量頭部的傾角的所述測量值。
步驟c)
確定傾角的參考值,該參考值對應于佩戴者的頭部處于自然姿勢時的角度的值。
例如,通過執行以下步驟可以在步驟c)中確定傾角A的參考值Aref:
c1)捕獲處于自然姿勢的佩戴者的頭部10的至少一個基本上側面的圖像,佩戴者的頭部10包括至少一個側面標引要素,該側面標引要素定位的方式是使得其在佩戴者的面部的基本上側面的圖像上可識別,
c2)在所述基本上側面的圖像上識別該側面標引要素的圖像,
c3)確定該側面標引要素的圖像的一個幾何特征,
c4)依據步驟c3)中所確定的圖像幾何特征確定所述傾角A的參考值Aref。
在圖3中表示了這種側面圖像。
在圖3中,佩戴者處于自然姿勢。法蘭克福平面是水平的,佩戴者的眼鏡架30的這些眼鏡框的平均平面PM和與步驟a)中的圖像捕獲相對應的圖像捕獲平面PCI之間的傾角等于所尋找的參考值。
或者通過要求佩戴者轉動頭部大約90度,或者使圖像捕獲裝置以一種使得該圖像捕獲裝置繞一個豎直軸線樞轉90度的方式來移動,可以進行該 側面圖像捕獲。
對于后者情況,在步驟c)中移動的圖像捕獲裝置,需要知道其在步驟c)中相對于在步驟a)的基本上正面的圖像捕獲時的位置和取向。
這里描述了一個示例,其中步驟a)中的面部圖像捕獲平面基本上是豎直的。
顯然,該面部圖像捕獲平面可以是非豎直的。
在更一般的情況下,提供了一些設備用于在該裝置的空間的參考坐標系中確定取向,以便確定該裝置相對于兩條垂直水平軸線的取向。因此,這些設備能夠確定相對于這兩條軸線中每條軸線的俯仰角和傾斜角。
例如,在文件US12596351中可以了解這些設備。
如前所述,這里提供了附件20上的兩個側面標引要素23、24。
在步驟c1)中,佩戴者處于自然姿勢。為此,無論他/她被要求相對于該圖像捕獲裝置樞轉頭部還是該圖像捕獲裝置相對于他/她樞轉,他/她都是坐著或站著,頭部挺直,并朝與該圖像捕獲裝置的光軸近似垂直的方向遠眺。
例如,如果可能,佩戴者向地平線看。或者,他/她注視位于他/她兩米以外的一點,優選地位于五米以外的正前方。
這個點可以由位于佩戴者前方的墻上的目標表示。
此外,如前所述,在一個基本上側面的圖像中,該圖像捕獲裝置的圖像捕獲平面PCI繞軸線AV與佩戴者的頭部的矢面PS形成一個+10度和-10度之間的角度。優選地,佩戴者的頭部的矢面PS與圖像捕獲平面平行。
在步驟c2)中,在該基本上側面的圖像上識別每個側面標引要素23、24的圖像。下文將詳細描述為識別這些側面標引要素而進行的側面圖像的處理。
在步驟c2)中,確定側面標引要素23、24在圖像的平面例如附裝到該圖像的一個角的參考坐標系內的坐標;例如,確定它們的中心的坐標,隨后是連接它們的中心的線段的坐標(X,Y)。
眼鏡框的平均平面PM與步驟a)中的圖像捕獲平面PCI之間的傾角 A的參考值Aref即等于arctan(Y/X)。該圖像捕獲裝置優選地是一部攝像機,并且捕獲佩戴者的頭部的一系列基本上側面的圖像。
視頻圖像捕獲裝置優選地每秒捕獲在1至30個之間的圖像,優選地每秒捕獲在5至20個之間的圖像,例如每秒15個圖像。
并非所有捕獲的圖像都用于確定所尋找的幾何/相貌參數,但如下文所述,其中一些圖像可以使該圖像捕獲裝置的設置精細,從而改進附件20的標引要素的隨后捕獲的圖像的亮度和清晰度,以便確保這些圖像的精確識別。
然后對多個系列圖像重復進行步驟c2)至c4),并且傾角A的參考值Aref被確定為每個圖像的參考值的平均值。
所獲得的參考值則更準確。
優選地,計算從該系列圖像確定的所有參考值的第一算術平均值,并相對于該第一平均值確定每個參考值的標準差。
從所考慮的參考值集合,與所計算出的第一平均值的偏差大于依據標準差確定的閾值偏差的那些參考值隨后被清除。例如,閾值偏差等于所計算出的標準差的兩倍。
然后計算出剩余參考值的算術平均值,并在所尋找的參考平均值下識別該計算出的第二平均值。
作為一個變體,對于這些正面標引要素,這個或這些側面標引要素是佩戴者的頭部的顯著的解剖要素。
同樣作為一個變體,傾角的參考值在步驟c)中可以由一個傾斜儀確定。
作為另一個變體,該參考值可以預先確定并存儲在一個表中,用于特定的佩戴者。然后,該參考值可以直接從該數據庫中提取,以實施步驟c)。
步驟d)
基于在步驟a)中捕獲的基本上正面的圖像,依據傾角A的測量值Am與參考值Aref之間的差值,最終確定所尋找的幾何/相貌參數。
實際上,或者通過在所捕獲的圖像上測量與圖像捕獲平面內所尋找的 參數相對應的量值或者考慮一個比例因子,可以確定該幾何/相貌參數,該比例因子是頭部與圖像捕獲平面PCI之間的距離的函數并且是頭部相對于該圖像捕獲平面的傾角的函數。例如,測量瞳孔相對于該眼鏡架的下緣的高度或測量瞳孔距離,并且所測量的量值乘以該比例因子。
然后,可以或者依據該參考值修正所測量的量值或者依據該參考值修正所確定的幾何/相貌參數,以便獲得與佩戴者的自然姿勢相對應的幾何/相貌參數。
例如,在確定眼睛的瞳孔的高度Hp的情況中,圖2中表示的相應距離是在步驟a)中捕獲的基本上正面的圖像上測量的。可以通過對圖像進行處理來自動地確定這個距離,該圖像將位于該圖像捕獲裝置附近的一個光源的角膜反射的圖像的位置識別為瞳孔和眼鏡架的下緣的圖像的位置。
隨后在瞳孔的高度的常規計算中使用該傾角的參考值。
更具體地說,瞳孔的高度Hp是根據文件US12596351描述的已知方法從在步驟a)中所捕獲的基本上正面的圖像中確定的。
然后,依據眼睛轉動的中心與相應的眼鏡架的眼鏡片之間的已知距離dCRO,通過以下公式計算出處于自然姿勢的瞳孔Hpn的高度:
Hpn=Hp+dCRO*tan(Aref-Am),其中tan為正切函數,角度法則是當佩戴者的頭部前傾時角相交。
如前所述,該方法的步驟b1)和步驟c2)分別依賴于在步驟a)中所捕獲的基本上正面的圖像上的至少一個正面標引要素的圖像識別,以及在步驟c1)中所捕獲的基本上側面的圖像上的至少一個側面標引要素的圖像識別。
為了確保有可能識別這些圖像,根據本發明的方法還提出了確保捕獲可以用于圖像處理的一個正面和/或側面圖像,該圖像處理必須在執行上述步驟期間進行。
為此,應該優選地檢查是否同時滿足每個所捕獲的圖像的兩個條件,即包含標引要素的圖像的至少一部分圖像的亮度是否充足,以及這部分圖像是否清晰。
這兩個設置對于側面圖像捕獲的情況來說特別重要,并且下文將對這 兩個設置進行描述。
然而,它們以相同的方式應用于所捕獲的正面圖像。
預備步驟:設置亮度和/或設置圖像的清晰度
粗略亮度設置
如圖1的框100、201、202所示,首先通過以下步驟進行規定,以對圖像捕獲裝置的采集參數進行初步的粗略和快速設置:
p1)捕獲佩戴者的頭部的初步基本上側面的圖像(框100),
p2)確定該初步圖像的至少一個還原區的平均亮度的一個測量值,該還原區被適配成覆蓋該佩戴者的頭部的至少一部分圖像(框201),
p3)依據該測量值修改該圖像捕獲裝置的光學圖像采集條件的設置參數,以便改進佩戴者的頭部的所捕獲的圖像的對比度(框202),
p4)使用步驟p3)中所獲取的光學采集條件的設置參數調整隨后圖像捕獲的光學條件,在步驟c1)中很顯著(返回框100)。
例如,在步驟p2)中使用的步驟p1)中所捕獲的圖像的還原區是該圖像的左或右側區,取決于附件的突出物位于側面圖像的左側還是右側。例如,它在圖3的圖像I3中,該圖像的右半側I4。
例如,當圖像從前方捕獲時,該還原區是該圖像I1的中心區I2(圖2)。
在步驟p2)中,確定該圖像的這個還原區的平均光度或色度,并且在步驟p3)中:
-確定步驟p2)中所確定的測量值與目標亮度值之間的偏差,
-將該偏差與該偏差的預定最大值進行比較,和
基于這一比較,在步驟p3)中,調整圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數,以便使該測量值接近該目標亮度值。在下文與亮度精細設置相關的部分中將對該調整進行詳細描述。
如果該圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數已經修改,重復步驟p1)至步驟p4)(框100、201、202)。
如果在步驟p2)中所評估的圖像的側區的平均亮度符合要求,即在步驟p2)中所確定的測量值與目標亮度值之間的偏差小于預定的最大偏差值,則可以得出該圖像的清晰度設置和亮度的精確設置。
粗略亮度設置步驟是可選的,并且可以同樣地直接進行下文所述的清晰度和亮度設置。
這兩個設置的第一步由捕獲佩戴者的頭部的基本上側面的圖像(圖1的框100)和檢測標引要素的位置(該圖的框203和301)組成,這些標引要素在此形成亮度校準要素和清晰度評估要素。
標引要素識別:確定其位置
實際上,在規則時間間隔上捕獲一系列圖像(圖1中的框100)。隨著圖像被捕獲并處理,按照下面描述的步驟修改捕獲裝置的圖像捕獲參數。
例如,此處的捕獲圖像是黑色和白色圖像,這些圖像中的每個像素展現出給定光度。
作為一個變體,還可以設想捕獲一個彩色圖像,即其中每個像素包含光度和色度信息,且將該彩色圖像轉換成一個灰色色調圖像。
為了做到這一點,以(R,G,B)編碼(包括紅色R、綠色G和藍色B分量)捕獲到的圖像以一種已知的方式轉變成包括亮度Y和色度U、V分量的坐標(Y,U,V)。按照以下公式獲取每個像素的光度:
Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B。
因此,每個標引要素的圖像在所捕獲的圖像中出現亮區和暗區的布局,該亮區和暗區與相應的標引要素的亮區和暗區的圖像相對應,即確定的亮度分布。該亮度分布可以是光度或色度分布。
優選地首先進行所捕獲的圖像重新取樣步驟,旨在降低圖像像素的總數。
由于計算時間隨著圖像像素數量的減少而縮短,因此下面描述的后續圖像處理步驟更快。
例如,重新取樣系數在1.5和3之間。例如,它等于2。
作為一個變體,可以使用所捕獲到的未重新取樣的圖像。
為了確定每個標引要素的圖像在所捕獲的圖像上的位置,經由一個檢測矩陣執行至少一部分所捕獲的圖像的卷積步驟s),該矩陣使這些校準要素之一的圖像的預期亮度分布再現。
兩個側面標引要素23、24沒有在此描述的圖像處理期間識別,因為它們展現了與正面校準要素21D、21G、22H、22B不同的光度分布。
實際上,此處亮區和暗區在側面標引要素上是反向的。所以,用于確定正面標引要素的位置的檢測矩陣不適于確定側面標引要素。如前所述,取決于所使用的標引要素的類型,該亮度分布可以是光度或色度分布。
在卷積步驟s)中,如果每個側面標引要素23、24具有暗區ZS和亮區ZC的布局,則所述檢測矩陣的形式為:
m-m-mm]]>
檢測矩陣的每個元素m是包括多個行和多個列的一個子矩陣,從而使得卷積矩陣的尺寸小于或等于這些標引要素之一的圖像的像素的對應尺寸。
例如,在側面標引要素的情況下,如果實際上標引要素測得6毫米長×6毫米高,并且它的圖像在所捕獲到的圖像上最初延伸至長度12像素且高度12像素,則在重新取樣之后,它延伸至長度6像素且高度6像素。
因此,標引要素的每個暗區ZS和每個亮區ZC延伸至長度3像素且高度3像素。
那么,例如,檢測矩陣的每個元素m包括3列和3行。
在此所描述的示例中,每個暗區或亮區的亮度是均勻的,檢測矩陣的每個元素m的系數則優選地都是相等的。
此外,檢測矩陣的每個元素m的系數之和優選地等于1/2,以便避免在卷積時出現飽和現象。
在此處給出的示例中,矩陣m則具有以下形式:
m=1/18*111111111]]>
例如,在圖像的總體上通過該檢測矩陣進行所捕獲的圖像的卷積。這可以在不具備其在圖像中的位置的先驗知識的情況下識別每個標引要素的圖像,這在卷積一系列圖像的第一個圖像期間明顯如此。
然而,還可以設想在該卷積步驟之前進行近似估計這些標引要素的位置的一個步驟。
還可以執行標引要素的位置的跟蹤:從標引要素在佩戴者的頭部的給定圖像上的位置,可在下一個圖像上估計該標引要素的大致位置,例如依據兩次圖像捕獲之間的時間間隔以及佩戴者的頭部的平均移動速度。
然后,位于之前確定的區域中的下一個所捕獲的圖像的僅一部分通過檢測矩陣求卷積。因此計算更快。
在所描述的示例中,通過檢測矩陣求卷積的圖像的區域包括多組屬于標引要素的像素和多組不屬于標引要素的像素。
然后,可以執行在步驟s)中所卷積的圖像的對比度的加強步驟t),在該步驟中增加屬于這些標引要素的多組像素的光度。為此,至少一部分所捕獲的圖像通過加強矩陣進行卷積,該加強矩陣的尺寸小于或等于一個標引要素的圖像的像素的相應尺寸,并且該加強矩陣的系數朝向該加強矩陣的中心增加這些邊緣。
該加強矩陣的尺寸取決于校準要素的圖像的尺寸,并且因此也取決于重新取樣系數。
在步驟s)中由該加強矩陣獲取的圖像的卷積使位于區域中的像素的光度增加,這些區域的光度符合一個標引要素的圖像的預期分布,以有助于它們的檢測。
因此,標引要素的位置的確定更加精確。
然后,對在步驟t)中獲得的圖像或對在步驟s)中獲得的圖像進行一個尋找獨立最大值的步驟u),如果未執行通過對比度加強矩陣進行的卷積。
更具體地說,在步驟u)中,檢測到多組像素,這些像素展現一個單獨 的亮度峰值且在所有方向上尺寸小于亮度校準要素的尺寸。
為此,在步驟s)或t)中獲取的圖像上,識別亮度大于預先確定的亮度閾值的像素。
取決于所使用的標引要素的類型,該預先確定的亮度閾值可以顯然是光度或色度閾值。
然后,使用填充位于每個所識別的像素的中心上的隔離矩陣的算法。如果該亮度大于所述閾值,該算法使用與所述識別的像素相鄰的像素的亮度值填充該矩陣。
依據標引要素的所尋找的圖像尺寸,選擇隔離矩陣的尺寸。
如果隔離矩陣沿其邊緣仍然是空的,這意味著位于所識別的像素周圍的那組像素對應于一個獨立的最大值。
例如,通過只保留亮度最大的十組像素,在步驟u)中所識別的所有組像素之間執行第一次選擇。
然后,執行步驟v)來選擇至少兩組像素,這些像素展現在步驟u)中檢測到的一個獨立亮度峰值且展現與附件的標引要素中的兩個要素的圖像相關聯的最高概率,即在以下各項之間減小偏差的至少兩組像素:
-在這兩組之間一個測量距離與一個參考距離,和/或
-在經過這兩組的直線和參考方向之間測量的一個角與一個參考角,和/或
-在這兩組附近測量的亮度與參考亮度之間,和/或
-相對于每組像素的預定相對位置的兩點之間的亮度差值與參考亮度差值。
為此,確定出給定方向的圖像中呈現出的所有成對的像素組,例如通過考慮第一組像素及位于該第一組的左側或右側或該第一組的上方或下方的其他每組像素。
這些像素組的每一對都被分配一個總分數,從而量化其與附件的一對給定標引要素的圖像的相似性。
依據這些像素組的幾何和亮度特征與所考慮的成對標引要素的圖像的 預期特征比較的結果來確定分配給每對的總數分。
例如,比較該對兩個像素組之間的圖像上測得的距離與兩個標引要素23、24的圖像之間的預期距離,且將第一個中間分數分配給所考慮的這些對,該值隨著這兩個距離之間偏差的減小而增大。依據尤其是考慮到圖像的重新取樣的比例因子確定兩個標引要素的圖像之間的預期距離。
還對經過這兩組的直線和表示例如水平直線的圖像的方向之間的圖像上測量的角與連接兩個標引要素的圖像的直線和水平面的圖像之間的預期角進行比較。然后,為所考慮的該對分配一個第二中間分數,該分數隨著這兩個角之間偏差的減小而增大。
還對在這兩組附近測量的亮度與依據先前的圖像捕獲確定的參考亮度進行比較。
當捕獲到一系列圖像時,可假設在兩個連續圖像上測量的亮度值彼此接近。因此,所考慮的對像素被分配一個第三中間分數,該分數隨著上述亮度偏差的減小而增大。
最后,在該像素組是標引要素的圖像的情況下,在此可以比較(例如對于所述對的每個像素組來說)一個參考亮度差與相對位置的兩點之間的亮度差,這些相對位置被選擇為使得它們位于標引要素的圖像的兩個相鄰象限中和/或兩個對角地相對象限中。
也可以從步驟v)中所做的選擇中排除該對兩個像素組,針對該對兩個像素組,這兩組之間的測量距離與參考距離之間、和/或經過這兩組的直線與參考方向之間的夾角與參考角度之間、和/或這兩組附近的測量亮度與參考亮度之間、和/或相對于每組預定像素的相對位置的兩點之間的亮度差與參考亮度差之間的偏差大于一個閾值。
每對的總分數是例如與分配給該對的所有中間分數相乘得出的。作為一個變體,這些中間分數可根據所考慮的標準的重要性或可靠性進行加權。
展現最佳總分數的那對像素組是用標引要素的所尋找的圖像對來識別的。
在確定標引要素的圖像的位置是在一個重新取樣圖像上進行的情況 下,則可以設想在非重新取樣圖像上,通過一個再現標引要素的圖像的預期亮度分布的檢測矩陣在非重新取樣圖像的一個還原區內來重復卷積步驟,該還原區以對應于為重新取樣圖像的標引要素而確定的每個位置的非重新取樣圖像的位置為中心。
該步驟中所使用的檢測矩陣的尺寸則被適配為非重新取樣圖像。
清晰度設置
該設置可在粗略和/或精細亮度設置之后或之前進行。
在圖1的示例中,這是在粗略亮度設置之后并且其精細設置之前進行的。
在捕獲一個佩戴者的頭部的基本上側面的圖像的步驟h)之后和確定至少一個側面標引要素的圖像在步驟h)中所捕獲的這個圖像上的位置的步驟i)之后,該設置包括根據先前描述的方法的如下步驟:
j)確定一個代表該側面標引要素的圖像在該圖像上的清晰度的清晰度參數,
k)將該清晰度參數與一個預定清晰度閾值進行比較,
l)依據步驟j)中所確定的清晰度參數與所述清晰度閾值之間的差值來修改該圖像捕獲裝置的圖像采集焦距,以便改進側面標引要素的圖像的清晰度。
在步驟j)中,確定標引要素的圖像的位置時,可使用步驟h)中所捕獲的圖像或步驟i)所獲得的檢測矩陣卷積的圖像。
步驟j)和k)形成了圖1中框204所表示的清晰度測試。
在步驟j)中,確定側面標引要素的特定點的圖像的尺寸或亮度,并由此推導出該清晰度參數。
例如,根據先前步驟中確定的標引要素的位置確定代表該標引要素的中心的斑點的尺寸和形式。
該尺寸越大,則圖像變得越模糊。
同理,圖像變得越模糊,則標引要素的中心的亮度降低得越多。
因此,如果代表標引要素的中心的斑點的尺寸大于尺寸閾值或該斑點的亮度低于光度峰值的50%,則圖像的清晰度不能令人滿意,并在步驟l)中啟動一個調整圖像捕獲裝置的采集焦距的程序(圖1中框300)。
該程序包括以下步驟:初始化(框300);檢測對應于標引要素的最大清晰度的焦距(框302);改變焦距的修改增量和方向(框303);調整采集焦距(框304)。
采集焦距可以例如設置在50和70厘米之間。
啟動算法后,進行以下初始化步驟:
-將圖像捕獲裝置的焦距設置為其最小值(稱為FocusMin),在示例中等于50厘米;
-將圖像捕獲裝置的焦距的增量(稱為DeltaFocus并且等于該程序測試的焦距的兩個連續值之間的偏差)設置為一個相對于量程范圍更高的正初始值,例如等于該圖像捕獲裝置可獲得的焦距的極值之間的第十個偏差,此處以2厘米為例;
-將焦距的修改方向(稱為SensFocus)初始化為該焦距增大的方向。
相反,可以設想將圖像捕獲裝置的焦距設置為其最大值,并將焦距的修改方向初始化為該焦距減小的方向。
在檢測對應于最大清晰度的焦距的步驟中,通過在步驟k)中使用預定的圖像的清晰度的最大閾值來增大圖像捕獲裝置的焦距,并重復先前描述的步驟j)和k)。
如果圖像上的測量尺寸或亮度值大于該最大清晰度閾值,則將該程序配置為重新開始采集一個新圖像(框100)。
在這種情況下,由于外部自動聚焦程序已啟動,所以不再執行粗略亮度設置步驟。
然后,確定標引要素的位置(框301)并重復檢測標引要素的最大清晰度的步驟。
如果圖像上測量的尺寸或亮度值小于該最大清晰度閾值,則超出了對應于標引要素的最大清晰度的焦距。
然后,該程序執行一個改變焦距增量和修改方向的步驟:
-減小DeltaFocus增量,例如除以2;
-顛倒焦距的修改方向SensFocus。
然后,通過將焦距減去新增量值來改變焦距。
啟動該程序用于設置焦距后,重復先前描述的圖象采集和處理步驟(框100、101、301、302、303、304),直到DeltaFocus增量小于預定值為止。
例如,兩個連續步驟之間的差值小于初始增量值的10%時,達到該預定值。
作為一個變體,在檢測最大清晰度的步驟中,針對隨著焦距值增加DeltaFocus增量而連續捕獲的每個圖像,確定側面標引要素的特定點的圖像的尺寸或亮度,并由此推導出對應的清晰度參數。每次焦距增加時,該程序將清晰度參數的值與上一次焦距增加時確定的清晰度參數值進行比較。清晰度參數值不斷地變化,以便趨近于對應于最大清晰度的值。顛倒該參數的變化方向時,超出了對應于最大清晰度的焦距。
以下步驟保持不變:然后,該程序執行一個改變焦距的修改增量和方向的步驟;然后利用這些初始值重復檢測最大清晰度的步驟。
增量值變得小于增量閾值時,以足夠高的準確度檢測出最大值。達到該增量值時,該程序保留對應于利用該增量獲得的清晰度參數變化顛倒后的焦距值,作為隨后圖像捕獲的焦距值,且該程序停止。
優選地,完成粗略亮度設置后,進行清晰度設置,并利用步驟p3)中修改的光學采集條件的設置參數來捕獲步驟h)中捕獲的佩戴者的頭部的側面圖像。
優選地,在接下來的步驟c1)中,利用步驟l)中修改的圖象采集焦距來捕獲佩戴者的頭部的側面圖像。
精細亮度設置
該設置是例如在標引要素的清晰度設置之后進行的。
在停止該用于采集焦距設置的程序停止后,所捕獲的下一個圖像具有 一個令人滿意的粗略亮度設置和一個令人滿意的清晰度設置。
然后進行標引要素的圖像的亮度的精細設置(圖1的框205、206)。
為了允許進行精細亮度設置,附件20包括至少一個亮度校準標引物,該亮度校準標引物包括至少兩個在該佩戴者的頭部側面圖像上可見的對比區。
此處,將亮度校準要素與先前描述的標引要素進行合并。因此,附件包括四個在基本上正面的圖像中可見的亮度校準標引物,即正面標引要素21D、21G、22H、22B和兩個在右側或左側基本上側面的圖像上可見的校準標引物,即側面標引要素23、24。有利的是,該方法在步驟c1)之前包括以下步驟,以確保捕獲具有可以接受的亮度的基本上側面的圖像:
e)捕獲佩戴者的頭部的基本上側面的圖像(圖1的框100);
f)確定步驟e)中所捕獲的校準要素的至少部分圖像的一個亮度測量值(圖1的框205),該圖像在此處為這些標引要素之一的圖像;
g)依據該測量值修改所述圖像捕獲裝置的光學圖像采集條件的設置參數,以便改進校準要素的對比區的圖像的對比度(圖1的框206)。
優選地,在步驟e)中,利用步驟l)中所修改的光學采集條件的設置參數來捕獲佩戴者的頭部的基本上側面的圖像。
如前所述,亮度可以是一個取決于所使用的標引要素的光度和/或色度值。
在步驟f)中,根據上文的描述識別標引要素的位置,或采用先前的一個步驟中識別的位置。一旦確定了標引要素的位置,則確定該亮度標引要素的至少部分圖像的一個亮度、光度和/或色度測量值。
亮度測量值已確定的亮度校準要素的部分圖像在下文稱為測量區。例如,它的位置橫跨校準要素的所述兩個對比區。
測量亮度值是整個測量區的平均值。
此處,該測量在橫跨四個對比區的區域內進行,優選地以校準要素的中心為中心。
在步驟g)中,執行以下子步驟:
g1)確定步驟f)中所確定的亮度值與目標亮度值之間的偏差;
g2)將該偏差與該偏差的預定最大值進行比較;
g3)基于這一比較來修改圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數,以便使該測量值趨近于該目標亮度值。
通過先前的一個校準步驟預先確定目標亮度值。例如,可從最佳亮度條件下捕獲的第一個圖像或從所有可以使用的圖像的亮度測量值的平均值來確定該目標亮度值。
實際上,如果該偏差大于該偏差的預定最大值,則圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數的修改例如等于目標亮度值與該亮度的所述測量值除以該目標亮度值與該測量值之間的偏差的所述預定最大值之間的差值。
如果該偏差小于該偏差的預定最大值,則設置參數的修改為零,而且如果清晰度檢查在該步驟之后執行,則可直接進行清晰度檢查,或確定幾何/相貌參數(圖1的框400)。
目標值和測量亮度值之間偏差的所述預定最大值取決于例如圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數的設置步驟數。該設置參數的設置步驟越多,則偏差的預定最大值將越大,以便仍然允許快速設置該參數。
設置參數的修改可有利地取決于測量亮度值、目標值和設置參數的當前值。
亮度與設置參數之間的關系在攝像機上不一定是線性的。例如,圖像飽和或曝光不足時,設置參數的一個小修改仍不會產生可見的影響。
因此,依據設置參數的當前值來改變偏差的預定最大值可能是有利的。
圖像捕獲裝置的光學采集條件的設置參數是一個光圈和/或增益和/或曝光時間參數。
實際上,圖像捕獲裝置例如是一臺按照隔行掃描PAL格式運行的攝像機。例如,在重新取樣之前,圖像的初始尺寸為720×576像素。
然后調整攝像機的亮度參數“亮(bright)”。
亮度參數不是攝像機的一個物理參數,而是一個設定點。例如,在半自動設置模式下使用該攝像機。攝像機然后基于所尋找的亮度參數自動調 整以下三個硬件參數:
-光圈,
-增益,
-暫停或“快門”時間。
在步驟c1)中,優選地利用步驟g)中的光學采集條件的設置參數來捕獲佩戴者的頭部的基本上側面的圖像。
作為一個變體,如果清晰度設置在亮度設置之后進行,則利用步驟g)中修改的光學采集條件的設置參數來捕獲步驟h)中捕獲的佩戴者的頭部的側面圖像。
因此,可從具有適于獲得準確結果的亮度和清晰度的基本上側面的圖像執行確定傾角的參考值的步驟,并在其亮度和清晰度同樣令人滿意的基本上正面的圖像上執行確定所尋找的幾何/相貌參數的步驟(框400)。
可對側面標引要素和正面標引要素進行同樣的附件的標引的圖像的位置的識別步驟、清晰度和亮度設定步驟。因此,這些步驟適用于基本上側面的圖像,以允許確定傾角的參考值,并適用于正面圖像,以允許確定角度的測量值。

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本文標題:用于在自然姿勢下確定至少一個與眼鏡片在眼鏡架內的安裝相關聯的幾何/相貌參數的方法.pdf
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