BR102012031716A2 - Método e dispositivo para estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador - Google Patents

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA ESTIMAR A POTÊNCIA ÓTICA DE LENTES CORRETIVAS EM UM PAR DE ÓCULOS USADOS POR UM ESPECTADOR. Esta invenção se refere a um método para estimar a pot~encia ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas seguintes: - obter duas imagens consecutivas da face do espectador localizado na frente do meio para obter estas duas imagens, umas destas imagens sendo obtida com óculos e a outra sem, - calibrar uma das umagens obtidas com respeito à outra, - identificar a posição da íris da cada olho em cada imagem, - avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada, e 0 estimar a potência ótica das lentes corretivas baseado em ampliação ou redução avaliada.

Description

“MÉTODO E DISPOSITIVO PARA ESTIMAR A POTÊNCIA ÓTICA DE LENTES CORRETIVAS EM UM PAR DE ÓCULOS USADOS POR UM ESPECTADOR” Esta invenção se refere a um método para estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador. A invenção está situada no domínio de transmissões de mídia em telas. Neste domínio. Pode ser necessário ajustar o processamento de correntes de media visualizados nestas telas de acordo com dados com relação à potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador. Assim, por exemplo, alguém pode ajustar o efeito de profundidade de campo de fluxos visualizados em uma tela de 3D com a visão corrigida do espectador de modo que o espectador não é perturbado ao visualizar as transmissões de mídia. O problema solucionado por esta invenção é obter a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usado por um espectador e assim ser capaz de ajustar o processamento de transmissões de mídia a ser vistas em telas.

Uma primeira abordagem para obter dados com relação a esta potência ótica é pedir ao espectador para fornecer, por meio de uma interface e usuário, dados reais e específicos definidos por um profissional de saúde, tal como um oftalmologista, um optometrista, ou um fornecedor de óculos. No entanto, conhecer e introduzir dados é impraticável, porque frequentemente tais dados estão indisponíveis para o espectador quando o espectador deseja ver uma transmissão de mídia em uma tela. Adicionalmente, estes dados são expressos em unidades de medição diferentes, dependendo do país, sem necessariamente existir quaisquer correspondências entre elas, tornando difícil usar estes dados para ajustar o processamento a ser aplicado em transmissões de mídia a serem vistas.

Outra abordagem é medir fisicamente a potência ótica das lentes com, por exemplo, um medidor de lente. No entanto, tais medições não podem ser desenvolvidas amplamente devido ao seu custo e, portanto são reservadas para profissionais.

De acordo com esta invenção e em geral, a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usado por um espectador é estimada a partir de duas imagens da face do espectador, tomada por uma câmera localizada na frente do espectador, que está posicionado para ver uma transmissão de mídia em uma tela.

De acordo com um de seus aspectos, esta invenção se refere a um método para estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usado por um espectador. Este método é caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - obter duas imagens consecutivas da face do espectador localizado na frente do meio para obter estas duas imagens, uma destas imggérls sendo obtida com óculos e a outra sem, ,, - calibrar uma das duas imagens obtidas corrí respeito à outra, - identificar a posição da íris de cada olho em cada imagem, - avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada, e - estimar a potência ótica das lentes corretivas baseado em ampliação ou redução avaliada.

Este método é rápido e pode ser facilmente usado por um espectador comparado com os outros métodos da técnica anterior. A invenção também se refere a um programa de computador, que pode ser armazenado em um meio e/ou transferido de uma rede de comunicação. Este programa de computador inclui instruções para implementar o método acima mencionado, quando o dito programa é executado por um sistema de computador ou processador. A invenção também se refere a meios para armazenamento, incluindo tal programa de computador.

De acordo com outro de seus aspectos, esta invenção também se refere a um dispositivo que compreende meios para implementar o método acima.

As características da invenção acima mencionada, bem como outras, emergirão mais claramente na leitura da descrição seguinte de uma modalidade particular, a dita descrição sendo feita com referência aos desenhos anexos, em que: a Figura 1 mostra esquematicamente um exemplo de marcações mostradas em uma tela para facilitar o posicionamento da face do espectador: a Figura 2 mostra esquematicamente um diagrama das etapas do método para estimar a potência ótica de lentes em um par de óculos usado por um usuário; a Figura 3 mostra esquematicamente um exemplo de estimar a potência ótica de uma lente corretiva em um par de óculos de acordo com uma modalidade do método da Figura 2; a Figura 4 mostra esquematicamente um diagrama de bloco de uma modalidade de um dispositivo implementando o método da Figura 2.

Esta invenção se aplica a espectadores hipermétropes ou míopes. No caso de hi-permetropia, as lentes corretivas são lentes convergentes e aumentam o tamanho dos olhos ao observar o espectador de frente. Para miopia. As lentes corretivas são lentes divergentes, e os olhos parecem menores com os óculos que sem. O método de estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador, como mostrado na Figura 2, é caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa 1 para obter duas imagens consecutivas Ia e Is desta face do espectador localizado na frente de um meio para obter estas duas imagens. Uma destas imagens, Ia, é obtida quando o espectador está usando óculos, enquanto a outra imagem, Is, é obtida quando o espectador não está usando óculos.

Na prática, o meio de obtenção, tal como uma câmera, pode ser montado em ou integrado em um dispositivo de visualização, tal como uma tela destinada a visualizar uma transmissão de mídia. Pode também ser montado em um dispositivo de recepção e decodi-ficação de sinal de vídeo, tal como um dispositivo descrito como “aparelho decodificador” ou STB. O espectador é então solicitado a ficar na frente da câmera em uma posição particular. Para este propósito, como ilustrado na Figura 1, marcações para o olho, nariz e contorno da face podem ser exibidas na tela de modo que se sobrepõem à imagem da face do espectador visualizada pela câmera. Usar a câmera para um efeito de espelho facilita o posicionamento do espectador. O espectador é posicionado de modo que seus olhos, nariz e face se alinham com estas marcações tanto quanto possível. Ajustar o zoom da câmera pode também ajudar a ajustar os olhos, nariz e face do espectador apropriadamente.

Baseado em câmeras que são comumente usadas em sistema de multimídia, este posicionamento inicial do espectador permite uma resolução de obtenção suficiente das duas imagens para determinar os raios dos olhos, como será visto posteriormente. O método continua com uma etapa 2 para calibrar uma das duas imagens, tal como Ia, com relação à outra, tal como Is, seguida por uma etapa 3 para identificar a posição da íris de cada olho em cada imagem, uma etapa 4 para avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada devido às lentes corretivas, e uma etapa 5 para estimar a potência ótica das lentes corretivas. É preferível que a distância entre a face do espectador e o meio de obtenção, tal como uma câmera, permaneça constante durante a obtenção das duas imagens. No entanto, se este não é o caso, um fator de escala S, de preferência, é calculado a partir de uma face com relação à outra extraindo e mapeando primitivos de imagem localizados fora das regiões de imagem com relação às lentes corretivas.

De acordo com uma modalidade do método, o fator de escala S é dado por ^ , onde uma distância é expressa em pixels entre dois pontos primitivos na imagem Is, então tomada como uma referência, e A» é uma distância expressa em pixels entre os mesmos dois pontos primitivos na imagem Ia.

Com relação à identificação da posição de uma íris em uma imagem, é conhecido usar, por exemplo, a textura especifica da região que corresponde com a íris.

De acordo com uma modalidade de tal identificação, em uma janela posicionada em torno de uma posição selecionada, tal como o centro de uma das marcações visualizadas na tela de 3D, a borda da íris de um olho em uma imagem é detectada aplicando um detector de borda, tal como, por exemplo, o detector de borda Canny. Então uma transformação Hough é usada para detectar um círculo e assim determinar o raio, expresso em pixels, do círculo. Aplicada para identificar a íris em cada olho em cada imagem, esta abordagem torna possível determinar os raios das íris Vl do olho esquerdo e os raios das íris ra do olho direito, ambos da imagem Ia quando o espectador está usando óculos, e os raios das iris do olho direito e os raios das íris rR do olho esquerdo, ambos da imagem Is quando o espectador não está usando óculos. O uso combinado de um detector de borda Canny e a transformação de Hough fornecem precisão de subpixel para estimar os raios das íris.

Fatores são então calculados a fim de avaliar a ampliação ou redução de tamanho da íris para o olho direito Kr ou olho esquerdo KL considerando, por exemplo, a imagem Is como a imagem de referência. Deve ser notado que o fator de escala S é somente opcional. A potência ótica PL da lente esquerda dos óculos corretivos é então dada pelo inverso do comprimento focal da lente f’L estimado a partir do fator KL ,ea potência ótica PR da lente direita dos óculos corretivos é dada pelo inverso do comprimento focal da lente fR e então estimada a partir do fator Kr .

Para este propósito, a distância e entre a lente e a íris de um olho do espectador deve ser conhecida ou estimada. A média de 14 mm é usada por optometristas como um valor estimado. Considerando a aproximação paraxial Gaussiana, é visto que um comprimento focal de lente pode ser calculado a partir da mudança evidente em tamanho dos raios das íris Ki, e kr .

Na Figura 3, P é o ponto focal, a linha Léo raio que passa através do centro ótico O (não defletido pela correção da lente), a linha D é o raio a partir do ponto focal F’, que é defletido a partir do eixo ótico pela correção da lente, Ox é o eixo ótico das lentes, os pontos BeB’ são a interseção entre a linha L e a íris do olho (sombreada na Figura 2), e os pontos A e A’ são a interseção da íris com o eixo ótico Ox nas imagens Ia e Is.

Portanto, se for o raio da íris do olho sem óculos corretivos, e for o raio da íris fotografada através dos óculos, então o valor de Kl ou Kr é dado por Este valor corresponde à ampliação M das lentes de óculos para a posição OA. Este valor M pode também ser expresso como: Se a distância e èOA , temos Inserir estes valores na formula de conjugação se originando no centro da dita fórmula de Descartes, que é , fornece o comprimento focal fí por onde O comprimento focal fR' é fornecido similarmente substituindo o fator KL pelo fator Kr considerando esta Figura 3.

Em algumas aplicações, não é necessário conhecer o comprimento focal f, mas é suficiente conhecer o valor de ampliação M.

Este é o caso em que existe uma necessidade de determinar a deflexão do raio de luz a partir de uma direção angular original 9a , definida a partir de um ponto de observação, para uma direção angular percebida θα' depois que lentes de óculos foram usadas.

Neste caso, E o erro na distância estimada e então não tem influência. A Figura 4 ilustra esquematicamente uma modalidade da arquitetura de um dispositivo implementando o método da Figura 2. O dispositivo 400 compreende o seguinte, conectado por um barramento de comunicação 401: - um processador, microprocessador, microcontrolador (indicado pc) ou CPU (Unidade de Processamento Central) 402; - memória de acesso randômico 403; - memória de leitura 404; - meio para obter uma imagem de uma face do espectador, tal como uma câmera 405; - uma tela 406; e - meio de uma interface homem-máquina 407, tal como uma tela de toque e/ou um conjunto de botões. O microcontrolador 402 é capaz de executar instruções carregadas na memória de acesso randômico 403 a partir da memória de leitura 404, a partir da memória externa (não mostrada), a partir de um meio de armazenamento tal como um cartão SD ou outro meio, ou a partir de uma rede de comunicação. Quando o dispositivo 400 é ligado, o microcontrolador 402 é capaz de ler as instruções da memória de acesso randômico 403 e executá-las. Estas instruções formam um programa de computador que causa a implementação, pelo microcontrolador 402, de alguns ou todos os algoritmos descritos abaixo com respeito à Figura 2.

Alguns ou todos os algoritmos descritos abaixo com respeito à Figura 2 podem ser implementados por meio de software executando um conjunto de instruções em uma máquina programável, tal como um DSP (processador de sinal digital) ou um microcontrolador, tal como o microcontrolador 402, ou implementado por meio de hardware por uma máquina ou componente dedicado, tal como um FPGA (conjunto de portões lógicos programáveis em campo) ou um ASIC (circuito integrado de aplicação específica). O meio 407 pode ser usado para permitir a interação do usuário com o dispositivo, tal como mudar o zoom da câmera. Os meios 402, 403, e 404 coexistem para fornecer as funções de meios para identificar a posição da íris de cada olho em cada imagem, avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada, e estimar a potência ótica das lentes corretiva a partir desta ampliação ou redução avaliada.

Claims (7)

1. Método para estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usado por um espectador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - obter duas imagens consecutivas da face do espectador localizado na frente do meio para obter estas duas imagens, uma destas imagens sendo obtida com óculos e a outra sem, - calibrar uma das duas imagens obtidas com respeito à outra, - identificar a posição da íris de cada olho em cada imagem, - avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada, e - estimar a potência ótica das lentes corretivas baseado em ampliação ou redução avaliada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a identificação da íris de cada olho em cada imagem é realizada pelas etapas seguintes: - em uma janela posicionada em torno de uma posição selecionada, a borda da íris é detectada na imagem aplicando um detector de borda na imagem, e uma transformação de Hough é usada para determinar os raios ([rxLTa rg) dos círculos que definem cada íris de cada imagem, - ampliação ou redução de tamanho de uma íris assim fotografada é então estimada por uma relação entre os raios dos dois círculos nas imagens correspondendo com a íris, e, - a potência ótica da lente em um par de óculos corretivos com respeito à íris é então fornecida pelo inverso do comprimento focal da lente então estimado a partir da relação entre os raios dos os círculos e a distância entre a lente e a íris.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a ampliação ou redução de tamanho de uma íris assim fotografada, é compensado por um fator de escala definido pela relação entre uma distância entre dois pontos primitivos em uma das duas imagens obtidas e uma distância entre os mesmos dois pontos primitivos da outra imagem.

4. Uso do método de estimar o ponto ótico de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador, de acordo com as reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO por ajustar o processamento aplicado em uma transmissão de mídia destinado a ser visto pelo espectador em uma tela de 3D.

5. Programa de computador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as instruções para a implementação, por um dispositivo, do método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, quando o dito programa é executado por um processador do dispositivo.

6. Meio de armazenamento, CARACTERIZADO pelo fato de que armazena um programa de computador compreendendo as instruções para a implementação, por um dispositivo, do método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, quando o dito programa é executado por um processador do dispositivo.

7. Dispositivo para estimar a potência ótica de lentes corretivas em um par de óculos usados por um espectador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende os meios para: - obter duas imagens consecutivas da face do espectador localizado na frente do meio para obter estas duas imagens, uma destas imagens sendo obtida com óculos e a outra sem, - calibrar uma das duas imagens obtidas com respeito à outra, - identificar a posição da íris de cada olho em cada imagem, - avaliar a ampliação ou redução de tamanho de cada íris fotografada, e - estimar a potência ótica das lentes corretivas baseado em ampliação ou redução avaliada.