BR112014007403B1 - Dispositivo de medição para implementar um método de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos - Google Patents

Abstract

processo de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos. a invenção refere-se a um método de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos (21), equipado com meios de identificação de posição (22), o método fazendo uso de um dispositivo informático independente (1, 10) compreendendo um ecrã, um alvo (8, 18), um sistema de aquisição de imagem compacto (7, 17) tendo meios para determinar seu ângulo de inclinação, e um computador. a principal característica de um método de acordo com a invenção é o fato de compreender os passos seguintes: ? fazer com que a pessoa observe um ponto situado em frente no infinito ao mesmo tempo mantendo a cabeça naturalmente em uma direção (24) substancialmente horizontal; ? adquirir uma primeira imagem da posição da armação (21) nessa primeira postura; ? fazer com que a pessoa observe o alvo (8, 18) colocado em uma posição conhecida em relação ao sistema de aquisição de imagem, através da adoção de uma posição que é natural e confortável, e que envolva pelo menos um movimento de inclinação da cabeça; ? adquirir uma segunda imagem da posição da armação (21) nessa segunda postura; ? determinar as posições dos olhos (27) a partir de uma das duas imagens; ? processar em computador as duas imagens obtidas, a fim de determinar os parâmetros morfogeométricos da pessoa; e ? fornecer os resultados das medições.

Description

[001] O campo técnico da invenção refere-se a métodos de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos. A título de exemplo, esses parâmetros podem incluir a distância pupilar PD, a altura H entre a pupila e a borda inferior da lente, o ângulo pantoscópico 0P, isso é, o ângulo de inclinação das lentes, relativamente ao plano facial da pessoa, a distância DVO entre o olho e a lente V, e também o centro de rotação CRO do olho. É essencial conhecer esses parâmetros, a fim de personalizar um par de óculos corretamente, em especial, com lentes progressivas.

[002] Também existem métodos que permitem que alguns desses parâmetros morfogeométricos sejam medidos. Uma primeira categoria desses métodos faz uso de uma coluna vertical de medição de tamanho grande em que uma câmara é ajustada à altura dos olhos, e em que a pessoa que usa os óculos olha para seu próprio reflexo em um espelho. Esse tipo de equipamento é muito volumoso e, portanto, exige instalações de grande dimensão para fazer as medições, e não é muito flexível em termos de utilização na medida em que não pode ser movido facilmente, a fim de refinar a medição, nem pode ser dividido em elementos separados a fim de se adaptar a uma determinada situação.

[003] Uma segunda categoria de métodos envolve equipamentos de menor dimensão, em particular, adequado para ser colocado sobre uma mesa, mas que exige um protocolo de medição e de posicionamento da pessoa que usa os óculos que são mais limitativos. Esse tipo de método requer que a pessoa adote uma posição muito particular para a cabeça, e exige que um clipe seja aplicado na armação dos óculos, o clipe sendo fornecido com um feixe oscilante. Um primeiro passo consiste então em fazer com que a pessoa adote uma postura natural, o feixe oscilante sendo então bloqueado de modo a fixar o ângulo entre o clipe e o braço oscilante, esse ângulo correspondendo ao ângulo pantoscópico. Durante uma segunda etapa, a pessoa que usa a armação dos óculos e seu clipe olha para uma câmara disposta acima de um ecrã. A pessoa tem de inclinar a cabeça de modo que o braço oscilante bloqueado fique perpendicular ao eixo que une os olhos e a câmara. Tal método requer ajustes que são complexos e precisos, e é necessária uma certa quantidade de destreza por parte da pessoa que usa os óculos, a fim de ser capaz de adotar a posição correta em relação ao eixo da câmara e fixar a posição do braço oscilante em conformidade.

[004] Os métodos da invenção para a medição de parâmetros morfogeométricos fazem uso de equipamento que é flexível em utilização, facilmente e rapidamente capaz de recolher medidas dos referidos parâmetros que são precisas e confiáveis, simultaneamente não impondo quaisquer limitações sobre a pessoa que usa óculos. Ao longo de todo o método, a pessoa só precisa adotar posturas que sejam confortáveis, mantendo a cabeça de forma natural, sem nunca precisar de adotar uma série de posturas que exijam um posicionamento e inclinação ou rotação precisos da cabeça, e sem qualquer necessidade de ser equipado com equipamento específico. Os métodos da invenção também são concebidos para se obterem os resultados das medições, de forma automática e rápida.

[005] A invenção fornece um método de medição para a medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que use óculos, o referido método implementando um dispositivo informático independente com um ecrã, um alvo, um sistema de aquisição de imagem compacto, incluindo meios para determinar seu ângulo de inclinação, o referido sistema estando conectado ao referido ecrã, e um computador que permite que o sistema de aquisição de imagem seja controlado e que permite que as imagens obtidas sejam processadas. A principal característica do método da invenção é o fato de compreender os passos seguintes: • fazer com que a pessoa observe um ponto situado em frente e no infinito ao mesmo tempo mantendo a cabeça naturalmente em uma direção substancialmente horizontal, o par de óculos ocupando uma posição natural no rosto da pessoa; • adquirir uma primeira imagem da posição da armação nessa primeira postura; • fazer com que a pessoa observe o alvo colocado em uma posição conhecida em relação ao sistema de aquisição de imagem, através da adoção de uma posição que é natural e confortável, a referida observação fazendo com que a cabeça da pessoa seja movida em inclinação, o par de óculos conservando uma posição inalterada no rosto da pessoa em relação à primeira postura; • adquirir uma segunda imagem da posição da armação, nessa segunda postura, por meio do mesmo sistema de aquisição de imagem, tal como foi utilizado para a primeira postura; • determinar as posições dos olhos a partir de uma das duas imagens; • processar em computador as duas imagens obtidas, a fim de determinar os parâmetros morfogeométricos da pessoa a partir das posições dos olhos, a partir da posição da armação na primeira postura, a partir da posição da armação na segunda postura, e a partir do ângulo de inclinação do sistema de aquisição de imagem, o referido processamento incluindo uma correção de cálculo para calcular uma diferença na inclinação do plano do rosto da pessoa relativamente ao eixo do olhar dos olhos para o ponto do olhar, entre as primeira e segunda posições; e • fornecer os resultados das medições.

[006] O princípio desse método se baseia no usuário de óculos que adota duas posturas que são naturais e confortáveis, e, em seguida, na aquisição de duas imagens da armação dos óculos que corresponde a essas duas posturas, e, finalmente, no processamento de computador dessas duas imagens, a fim de deduzir a partir delas os parâmetros morfogeométricos desejados. O sistema de aquisição de imagem pode incluir pelo menos uma câmara para capturar imagens móveis ou estáticas. Deve ser especificado que o sistema de aquisição de imagem é o mesmo para a aquisição de ambas as imagens nas duas posturas. O ângulo de inclinação do eixo do sistema de aquisição de imagem deve ser conhecido com precisão, em particular, a fim de ser capaz de corrigir erros de paralaxe, devido ao ângulo de inclinação. O sistema de aquisição de imagem pode ser usado tanto na forma estacionária, com um dado ângulo de inclinação, ou então de maneira móvel ao longo de uma gama de possíveis ângulos de inclinação. Na primeira configuração, é o usuário que muda de posição, de modo a assegurar que o rosto do usuário aparece no centro do campo da câmara. Na segunda configuração, o ângulo de inclinação do sistema de aquisição é adaptado à posição da pessoa, de modo a garantir que o rosto da pessoa está adequadamente enquadrado. O termo "compacto", quando aplicado ao sistema de aquisição de imagem significa que o referido sistema é de pequena dimensão e pode ser facilmente manipulado de modo a ser colocado sobre uma peça de mobiliário convencional tal como uma mesa ou uma secretária, e de modo a ser inclinado em um ângulo apropriado. Com vantagem, o alvo é suportado pelo sistema de aquisição de imagem. Dessa forma, o equipamento necessário para a implementação de um método da invenção é menos disperso. Em uma outra implementação preferida do método de medição da invenção, o alvo é constituído pelo sistema de aquisição de imagem em si mesmo. As imagens captadas pelo sistema de aquisição nas duas posturas mostram principalmente a armação dos óculos posicionada em relação aos olhos da pessoa. Toda a informação necessária para o processamento em computador das imagens a fim de se obterem os parâmetros procurados, devem aparecer claramente nas referidas imagens como resultado da posição da referida armação dos óculos em três dimensões relativas aos olhos da pessoa. É fundamental que, tanto a armação como os olhos da pessoa apareçam com clareza e precisão nas imagens. Em um método da invenção, a posição da armação dos óculos no rosto da pessoa permanece constante entre as primeira e segunda posturas. Uma vez devidamente posicionados no rosto, a posição dos óculos não é reajustada de uma posição para a outra. Os parâmetros morfogeométricos podem então ser facilmente deduzidos a partir das referidas imagens com base em relações trigonométricas convencionais. É importante mencionar que o processamento de imagem inclui o cálculo de correções para os parâmetros obtidos, a fim de calcular o plano do rosto a ser posicionado de forma diferente em relação ao eixo de mira entre os olhos da pessoa e o ponto do olhar nas primeira e segunda posturas. Embora essa diferença seja pequena, sendo da ordem de alguns graus, as consequências sobre os valores para os parâmetros a ser determinados podem, geralmente, ser significativas. A armação pode, opcionalmente, ser fornecida com meios de identificação de posição, sob a forma de um clipe fornecido com marcadores de modo a permitir sua orientação em três dimensões e que seu ângulo de inclinação seja visto com precisão na imagem. A principal função do ecrã é permitir que as imagens adquiridas sejam vistas, enquanto a pessoa está adotando as duas posturas. Pode também servir para fornecer o resultado das medições dos parâmetros morfogeométricos procurados. O método pode ser controlado diretamente pela pessoa que usa os óculos, ou por um operador que pode ser um optometrista. De modo a evitar qualquer ambiguidade relativamente à descrição, os termos "par de óculos"e "armação"devem ser considerados como sendo equivalentes. O termo "inclinação" é usado com um movimento da cabeça, que é um movimento basculante da frente para trás da cabeça em torno de um eixo horizontal. Um método da invenção serve para facilitar os passos de medição para a finalidade de propor uma abordagem realista de diferentes situações de observação real por parte de uma pessoa. Os parâmetros determinados por um tal método são, portanto, suscetíveis a erro aleatório menor do que parâmetros determinados para a maior parte, por cálculo teórico.

[007] Vantajosamente, a armação está equipada com meios de identificação de posição, sob a forma de um clipe fornecido com marcadores e fixado na referida armação, o ângulo de inclinação da referida armação sendo avaliado a partir de uma única câmara. O clipe que suporta marcadores permite que o ângulo de inclinação da armação no rosto da pessoa seja visto com precisão. Sob tais circunstâncias, apenas uma câmara será necessária, a fim de determinar esse ângulo de inclinação a partir das características dimensionais do referido clipe na imagem capturada pela câmara. Se supõe que a referida câmara forma uma parte integrante do sistema de aquisição de imagem implementado no método da invenção.

[008] Em uma outra modalidade preferida do método da invenção, o ângulo de inclinação da armação é avaliado por meio de pelo menos uma câmara utilizada em um método estereoscópico, a referida câmara captando duas imagens. A câmara capta duas imagens em que um elemento de referência aparece, esse elemento podendo igualmente ser colocado no rosto da pessoa ou em uma parede atrás da pessoa, as referidas imagens servindo para determinar o ângulo de inclinação da armação.

[009] De preferência, o ângulo de inclinação da armação é avaliado por meio de pelo menos duas câmaras utilizadas em um método estereoscópico. Nessa configuração, pelo menos duas câmaras distintas colocadas em pelo menos dois locais diferentes e cada uma tirando fotos da armação, servem para determinar o ângulo de inclinação da referida armação sem se ter de recorrer a um clipe com marcação.

[0010] Com vantagem, o sistema de aquisição de imagem é uma câmara de alta resolução. Normalmente, uma câmara de alta resolução é uma câmara com resolução superior a 1 mega píxel. Quanto maior for a resolução da câmara, mais satisfatória será a precisão das medições.

[0011] De preferência, os meios para a determinação do ângulo de inclinação do sistema de aquisição compreendem um inclinômetro. A priori, o sistema de aquisição de imagem permanece fixo em uma determinada posição. No entanto, para pessoas de dimensões muito grandes, poderá ser necessário inclinar o sistema de aquisição de imagem, a fim de obter uma imagem satisfatória dos olhos da pessoa e armação dos óculos. O ângulo de inclinação tem de ser conhecido de modo a ser incorporado posteriormente no cálculo dos parâmetros obtidos a partir das medições.

[0012] Preferencialmente, os parâmetros morfogeométricos medidos pelo referido método são a altura H entre a pupila e a armação inferior da lente V, e o ângulo pantoscópico 0P. Recorde-se que o ângulo pantoscópico corresponde ao ângulo de inclinação das lentes V em relação a um plano vertical quando a armação é colocada sobre o nariz da pessoa e a pessoa está olhando à distância.

[0013] Vantajosamente, a altura medida Hm é corrigida de modo a calcular a distância DVO entre a lente V e o olho.

[0014] De preferência, a distância DVO entre a lente e o olho é deduzida a partir de uma medição de disparidades entre as duas imagens. As duas imagens captadas enquanto a pessoa está adotando as duas posturas diferentes tornam possível calcular a distância entre a lente e o olho. Essa distância DVO é outro parâmetro morfogeométrico que pode ser medido com um método de medição da invenção.

[0015] De preferência, um operador está colocado na frente da pessoa que usa óculos, o referido operador ajustando o sistema de aquisição de imagens e controlando os vários passos do método de medição da invenção. O método pode ser implementado por um optometrista, a fim de se obter uma medição dos parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que use óculos. O optometrista opera, portanto, o sistema de aquisição de imagem como conveniente, a fim de obter uma imagem útil dos olhos da pessoa e da armação em duas posturas. Para esse efeito, o ecrã é direcionado de modo a estar virado para o optometrista, o qual vê imagens em tempo real. É também o optometrista que aciona a captação de imagens e que inicia o processamento de imagens por computador. Um método de medição da invenção foi desenvolvido principalmente para uso nas instalações de um optometrista.

[0016] Vantajosamente, o sistema de aquisição é ajustado em ângulo de inclinação, de modo a se adaptar à posição do rosto da pessoa. Para essa configuração, o sistema de aquisição é movido fazendo variar o seu ângulo de inclinação a fim de se obter uma imagem adequadamente enquadrada do rosto da pessoa.

[0017] Em uma outra implementação preferida do método de medição da invenção, o ângulo de inclinação do sistema de aquisição é constante, a pessoa posicionando o rosto à altura apropriada para fazer com que aquele apareça no centro da imagem. Pode acontecer que o sistema de aquisição de imagem não seja ajustável em ângulo de inclinação. Sob tais circunstâncias, o sistema de aquisição é fixado em uma determinada posição, e será o rosto da pessoa a se mover, de modo a colocá-lo no centro do campo do referido sistema de aquisição. Nessa configuração, a pessoa é sujeita a algumas restrições de posicionamento anteriores, a fim de combinar as condições necessárias para a obtenção de medições que sejam precisas e confiáveis.

[0018] A invenção também proporciona um dispositivo de medição para a implementação de um método de medição da invenção. A principal característica de um dispositivo da invenção é que ele compreende um computador, pelo menos, uma câmara equipada com um inclinômetro, e um ecrã de exibição que permite que as imagens captadas pela referida câmara sejam vistas em conjunto com os resultados das medições, sendo possível que a posição da câmara e a posição do ecrã sejam ajustadas independentemente uma da outra. Esse dispositivo de medição pode ser pensado como um kit de medição, em que as diversas partes estão ligadas umas à outra, a fim de interagir e fornecer as medições desejadas, sem necessariamente requerer qualquer preparativo particular e limitativo. Esse tipo de dispositivo apresenta uma certa flexibilidade quanto à forma como está conectado em conjunto, e assim pode ser facilmente instalado em qualquer tipo de ambiente, seja em uma mesa ou uma secretária ou simplesmente no chão. A capacidade para ajustar a posição do ecrã de forma independente para a posição da câmara permite que o dispositivo de medição da invenção seja utilizado em várias configurações e faz com que seja possível aumentar o desempenho de um método de medição da presente invenção, posicionando as várias peças de equipamentos necessários para implementar o referido método de uma forma que é tão precisa quanto possível.

[0019] De um modo vantajoso, o dispositivo de medição é constituído por um “tablet” que combina o ecrã, uma câmara secundária, um inclinômetro, e o computador, e também pela referida pelo menos uma câmara equipada com o seu inclinômetro. Essa versão do dispositivo é uma das versões mais compactas, e pode, portanto, ser instalada em um espaço pequeno. Ao agrupar as diversas partes componentes do dispositivo em um tablete de pequena dimensão, o dispositivo de medição fica ainda mais flexível em utilização, uma vez que uma pessoa ou um operador pode controlar todo o método a partir de uma única peça de kit e realizar o ajuste necessário, sem qualquer necessidade de se mover ou de mover as partes, umas em relação às outras. Deve presumir-se que um “tablet” é um artigo de pequenas dimensões que são compatíveis com um manuseio simples por uma pessoa ou por um operador. Esse tipo de artigo pode, em particular, ser deslocado facilmente à mão em uma sala, de modo a ser instalado em um local preciso e estar apontando na direção desejada. O “tablet” pode ter um ecrã táctil ou pode ser usado mais convencionalmente com a ajuda de um rato. A câmara pode ser fixada diretamente ao “tablet”, ou então a um suporte que também é usado para apoiar o “tablet”.

[0020] De preferência, o dispositivo inclui um suporte, no qual o “tablet” e a câmara são fixados. O suporte permite que o dispositivo seja produzido mais compacto, permitindo que a câmara seja colocada muito próximo do “tablet”, sendo a distância entre esses dois elementos inferior a alguns centímetros.

[0021] De preferência, a câmara e o “tablet” estão situados em ambos os lados de um plano vertical e formam entre si um ângulo no intervalo de 15° a 45°. Vantajosamente, esse ângulo é de 30°. Dessa forma, o ecrã é orientado em uma determinada direção, e a câmara é orientada em uma direção oposta. Essa disposição permite a um optometrista observar o rosto de uma pessoa usando óculos diretamente no ecrã do “tablet”, sendo a imagem captada pela câmara colocada na parte de trás do referido “tablet”. Nessa configuração, o optometrista não é obrigado a colocar a câmara à mesma altura que o rosto da pessoa, a fim de adquirir uma imagem. Pode ser suficiente colocar o dispositivo de medição em uma mesa ou secretária e, em seguida, ajustar o ângulo de inclinação do “tablet” e câmara com a maior precisão possível.

[0022] Os métodos da invenção para medir parâmetros morfogeométricos de uma pessoa apresentam a vantagem de serem particularmente ergonômicos e de fácil utilização, na medida em que a pessoa usando óculos não precisa suportar qualquer equipamento especial e não precisa de adotar uma série de posturas limitativas e repetitivas. Também têm a vantagem de dar os resultados das medições de imediato à pessoa ou o optometrista, quer através de um ecrã, ou então por meio de um documento impresso. Finalmente, o dispositivo de medição implementado em um método da invenção é de dimensão pequena e, portanto, pode ser instalado em um quarto de dimensões pequenas, sobre uma mesa ou sobre uma secretária.

[0023] Segue-se uma descrição detalhada de uma implementação preferida do método de medição da invenção, feita com referência às Figuras 1 a 9: • A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade preferida de um dispositivo de medição que permite que um método da invenção seja implementado; • A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade preferida de um dispositivo de medição que permite que um método da invenção seja implementado; • A Figura 3 é uma vista de perfil diagramático da cabeça de uma pessoa na primeira postura, juntamente com uma câmara, a pessoa estando olhando para um ponto no infinito; • A Figura 4 é uma vista de perfil diagramático da cabeça de uma pessoa na segunda postura, juntamente com uma câmara, a pessoa estando olhando para um alvo na referida câmara; • A Figura 5 é uma vista de perfil diagramático da cabeça de uma pessoa na terceira postura, consistindo no olhar para a frente no infinito; • A Figura 6 é um perfil diagramático da cabeça de uma pessoa na segunda postura, consistindo no olhar para um alvo na referida câmara; • A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um par de óculos munido de um clipe possuindo marcadores; • A Figura 8 é uma vista em alçado simplificada dos olhos de uma pessoa e de um par de óculos munido de um clipe marcador, estando a pessoa na primeira postura; e • A Figura 9 é uma vista em alçado simplificada dos olhos de uma pessoa e de um par de óculos munido de um clipe marcador, estando a pessoa na segunda postura.

[0024] Com referência à Figura 1, uma primeira modalidade preferida de um dispositivo de medição para a implementação de um método de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos é constituída por um “tablet” 1 compreendendo um ecrã e um computador, que está sobre um suporte 2 que lhe permite estar de pé sobre uma superfície plana e horizontal. O suporte 2 compreende um apoio largo circular 3 prolongado por uma haste de suporte 4, que está montada de modo articulado no referido apoio 3 torno de um eixo de articulação 5. Por outras palavras, quando o suporte 3 está de pé sobre uma superfície horizontal 6, a haste 4 está em uma posição que é inclinada em uma extensão maior ou menor em relação à direção vertical. A haste 4 pode ser considerada como uma faixa metálica de pequena espessura. O “tablet” 1 está assente no apoio 3, ao mesmo tempo estando encostado na haste 4. Um sistema de aquisição de imagem 7 na forma de uma câmara de vídeo de alta resolução, vantajosamente tendo uma resolução superior ou igual a 1 milhão de píxeis, está fixado à haste de 4 por uma placa eletrônica e está localizado na parte de trás do referido “tablet” 1. A placa também suporta um alvo de visualização 8 e um flash 9 para obter um melhor controle sobre as condições de iluminação, e para revelar os reflexos da córnea de cada olho nas imagens adquiridas pela câmara 7 e visíveis no ecrã de modo a obter uma melhor precisão de medição. A placa também suporta um capacitor perto do flash 9. O capacitor é carregado por meio da placa eletrônica, que é alimentada por pelo menos um cabo de barramento de série universal (USB), o referido capacitor sendo adequado para fornecer a energia necessária para operar o flash 9. O capacitor tem a vantagem de ser capaz de carregar o flash 9 muito rapidamente e, portanto, de evitar os tempos de latência, que são demasiado longos entre dois flashes consecutivos. O “tablet” 1 pode ter um ecrã táctil ou pode ser usado por meio de um rato. O referido “tablet” 1 inclui o computador e seu software associado para acionar a câmara, recuperar imagens, processar as referidas imagens, e exibir os resultados das medições. A perpendicular ao ecrã é apontada em uma primeira direção, em três dimensões, e o eixo de visão da câmara 7 está apontado em uma segunda direção que é oposta à primeira direção. A câmara 7 possui um inclinômetro que permite que seu ângulo de inclinação seja determinado, independentemente da sua orientação em três dimensões. Esse dispositivo 1 é compacto e pode ser facilmente instalado em uma mesa ou secretária. Também está configurado de modo a ser operado por um operador, que pode ser um optometrista, visando medir os parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que use óculos. A pessoa que usa óculos 21 assume uma posição em frente à câmara 7, enquanto que o optometrista está virado para o ecrã do “tablet” 1 e articular a haste de suporte 4 que suporta a câmara 7 de modo que a armação 21 e os olhos 27 da pessoa estejam adequadamente enquadrados no ecrã de exibição. O método de medição da invenção pode, então, ser iniciado. Em uma outra modalidade variante, a câmara e o ecrã do “tablet” podem ser colocados lado a lado, de modo a permitir que a pessoa que usa óculos opere o método de medição da invenção diretamente.

[0025] Com referência à Figura 2, uma segunda modalidade preferida de um dispositivo de medição 10 da invenção compreende um sistema de aquisição de imagem 17 na forma de uma câmara de vídeo de alta resolução, tendo vantajosamente uma resolução superior ou igual a 1 milhão de píxeis. A câmara 17 é suportada por um suporte 12, que tem um apoio largo 13 encimado por uma haste deformável 14, que é facilmente torcida para adotar uma pluralidade de posições. Quando o apoio 13 está de pé sobre uma superfície substancialmente plana 16, a haste 14 está em uma posição inclinada em relação a uma direção vertical em uma maior ou menor extensão. Uma placa eletrônica que está fixada à haste 14, suporta a câmara 17, um alvo de visualização 18 para a pessoa que usa óculos 21, e um flash 19, tanto para obter um melhor controle sobre as condições de iluminação, como para tornar os reflexos da córnea de cada olho visíveis nas imagens adquiridas pela câmara 17 e visíveis no ecrã, se obtendo assim uma melhor precisão da medição. A placa eletrônica suporta um capacitor na proximidade do flash 19. O capacitor é assim recarregado por meio da placa eletrônica, que é alimentada por pelo menos um cabo USB, o referido capacitor sendo adequado para fornecer a energia necessária para operar o flash 19. O capacitor tem a vantagem de ser capaz de carregar o flash 19 muito rapidamente e, portanto, de evitar os tempos de latência, que são demasiado longos entre dois flashes consecutivos. A câmara 17 é fornecida com um inclinômetro que permite que seu ângulo de inclinação seja determinado, independentemente da sua orientação em três dimensões. Um ecrã de exibição, associado a um computador e localizado na proximidade imediata da referida câmara 17 para o propósito de visualização das imagens adquiridas pela referida câmara 17, em conjunto com os resultados que são obtidos, é conectado à câmara 17 através de uma ligação de dados, por exemplo, tal como um cabo USB 30. O cabo 30 serve para enviar para o computador as imagens que são obtidas em conjunto com os dados do inclinômetro. O computador nessa modalidade fornece as mesmas características que o computador na primeira modalidade. Dependendo da orientação do referido ecrã, o método de medição da presente invenção pode ser controlado tanto por um optometrista como diretamente pela pessoa que usa óculos. O dispositivo de aquisição de imagem 10 é de pequenas dimensões e é facilmente instalado sobre uma mesa ou secretária. Pode até ser movido na referida secretária, e pode ser inclinado em maior ou menor extensão, simplesmente manipulando-o à mão.

[0026] Nas duas modalidades descritas, a câmara 7, 17 encontra- se orientada no modo vertical, permitindo assim abranger pessoas ao longo de uma ampla gama de dimensões, sem que seja necessário ajustar a orientação da referida câmara 7, 17. No entanto, em situações não usuais, por exemplo, que correspondem a uma pessoa que seja muito alta, ou que esteja sentada em vez de estar de pé, ou vice-versa, a câmara 7, 17 pode ser inclinada em um ângulo apropriado, de modo a enquadrar a imagem no rosto do usuário, e o inclinômetro serve para medir o ângulo de inclinação correspondente de modo poder ser, posteriormente, incorporado no processamento das imagens adquiridas com vista a corrigir a medição obtida. Uma outra modalidade variante de um método da invenção consiste na utilização de uma câmara estacionária 7, 17, ou seja, uma câmara que não é ajustável em ângulo de inclinação, sendo necessário que o usuário assuma uma posição adequada, por exemplo, ajustando a altura de um assento no qual o usuário esteja sentado, de modo que o rosto do usuário aparece no centro do ecrã 8. Em adição às imagens obtidas pelas câmaras 7, 17, os ecrãs também servem para exibir os resultados de medições, e para fazê-lo de um modo que é quase instantâneo. Com referência à Figura 7, um clipe 22, incluindo os marcadores 23 pode ser fixado na armação de óculos 21, envergada pela pessoa a fim de determinar a escala da imagem, os referidos marcadores 23 servindo para identificar a posição e a orientação da armação 21 em três dimensões. Se supõe que os planos das lentes V e do clipe 22 coincidem. No entanto, o clipe 22 nem sempre é necessário. Um sistema de medição estereoscópica utilizando duas câmaras torna possível determinar o ângulo pantoscópico e também o fator de escala, sem que seja necessário fazer uso de um clipe 22.

[0027] Um método de acordo com a invenção implementa os passos seguintes quer na ordem em que são descritos, quer por uma ordem diferente. - Com referência às Figuras 3 e 5, a pessoa que usa óculos 21, com a armação equipada com um clipe 22, adota uma posição em frente da câmara 7, 17. O optometrista pede à pessoa a adotar uma primeira posição que seja confortável e natural, e que consiste em olhar em frente para um ponto no infinito. A direção do olhar, representada pela seta 24, é então substancialmente horizontal. O optometrista ajusta a câmara 7, 17, de modo a ver o rosto da pessoa no ecrã, e, mais particularmente, em uma zona predeterminada do referido ecrã, através da inclinação da câmara 7, 17 conforme necessário, a fim de alcançar esse objetivo. - Uma vez que o rosto da pessoa esteja bem posicionado no campo da câmara 7, 17, o optometrista adquire uma primeira imagem. O computador determina, então, a orientação tridimensional (3D) precisa do clipe 22 na armação 21, e deduz a partir daí um ângulo pantoscópico 0P1, que é expresso em função do ângulo 0Clip1 do clipe 22 em relação ao eixo 25 da câmara 7, 17 e em relação ao ângulo 0Cam1 da câmara 7, 17 em relação à vertical, tal como medido com o inclinômetro. O ângulo pantoscópico 0P1 é medido pelo clipe 22, baseando-se em, pelo menos, três marcadores 23 posicionados sobre o clipe 22 em posições relativas que são conhecidas com exactidão. Esses marcadores 23 definem um plano único, e a câmara 7, 17, em associação com o software de processamento de imagem determina a posição em 3D desses três marcadores 23 na armação de referência (Xc, Yc, Zc), e consequentemente determina a orientação do referido plano em relação à referida armação de referência. Essa orientação dá diretamente o ângulo 0Clip1. As coordenadas 3D dos marcadores 23 do clipe 22 são medidas convencionalmente usando algoritmos iterativos do tipo POSIT. A seguinte relação angular é então obtida:

- Com referência às Figuras 4 e 6, o optometrista pede à pessoa para adotar uma segunda postura que seja confortável e natural, que consiste em olhar para o alvo 8, 18 colocado na câmara 7, 17. - O optometrista adquire uma segunda imagem. O ângulo pantoscópico 0P2 é medido mais uma vez. O ideal é que o dispositivo não se move entre as duas posturas (0Cam1 = 0Cam2 = 0Cam) uma vez que o campo da câmara é grande o suficiente para abranger o movimento da cabeça entre as duas posições. A unidade flash 9, 19 é operada durante essa aquisição da segunda imagem, de modo a obter o reflexo da córnea. Os reflexos da córnea são extraídos da imagem, assim como as bordas inferiores direita-esquerda e os lados do nariz direito-esquerdo da armação 21, de modo a medir a altura (H) e as distâncias pupilares (1/2PD). O clipe 22 também é usado para restaurar a escala da imagem e, assim, obter os valores corretos para H e PD. A altura tal como medida nesse exemplo é Hm e inclui um erro uma vez que a posição da cabeça, tal como mantida na segunda postura, não é a posição ideal representada nas Figuras 4 e 6 pelo clipe 22 mostrado em linhas tracejadas 26, ou seja, a posição em que o erro é zero, e que corresponde à inclinação da cabeça através de um ângulo de 90 °- ©Cam, onde ©Cam é o ângulo entre a câmara 7, 17 e a vertical. O valor real Hr da altura difere da altura medida Hm pela relação Hr = Hm + ΔH. A título indicativo, a Figura 6 mostra o erro de ângulo ©Err que corresponde à segunda postura e a posição da cabeça e do clipe 22 que corresponde a um ângulo de erro zero ©Err pelas linhas tracejadas 26. - Os erros relativos à altura H são então corrigidos, calculando o erro de ângulo ©Err do clipe na segunda imagem e a distância entre lente-olho (DVO). O erro de ângulo é dado por:

e a correção para a altura é dada a uma primeira aproximação por:

em que Reye é o raio do olho, em média igual a 12 milímetros (mm), e DVO é a distância entre lente-olho, em média igual a 15 mm. O parâmetro d(CRO, V) representa a distância entre o centro de CRO do olho e a lente V. A Figura 5 permite em particular visualizar as distâncias e os parâmetros representados por DVO, CRO, e Reye, com referência à posição da lente V, ou seja, a posição da armação 21 ou do clipe 22, e também às posições dos olhos 27 e das pupilas 28. Com referência às Figuras 7, 8 e 9, a fim de se obter uma maior precisão, o valor exato de DVO pode ser medido usando as imagens correspondentes às duas posturas. Para isso, as duas imagens são utilizadas e a postura do clipe 22, tal como obtida utilizando os marcadores 23, é extraída, bem como as posições dos olhos 27, por exemplo, através da identificação das pupilas 28, as íris, ou os cantos dos olhos.

[0028] As posições da pupila 28 e/ou da íris de cada um dos dois olhos 27 no plano do clipe 22 para as duas imagens são determinadas através da projeção da pupila 28 na armação de referência do clipe 22, e da utilização da triangulação para deduzir a partir daí a posição do CRO de cada um dos dois olhos 27 na armação de referência do clipe 22. Isso dá:

[0029] Se forem usados os cantos dos olhos 27, então:

onde Y1 e Y2 são as coordenadas dos cantos do olho.

[0030] De forma arbitrária, é possível considerar o cálculo de um valor médio para a distância entre CRO e V, cujo valor pode, por exemplo, ser de 27 mm. Em uma primeira alternativa, é possível pedir ao usuário que, durante a captação da segunda imagem, incline ainda mais a cabeça, de modo a se obter uma diferença de ângulo de pelo menos 10°.

[0031] Em uma segunda alternativa, é possível pedir à pessoa para virar a cabeça, sem olhar o alvo 8, 18 ou qualquer item em particular, e medir o DVO usando os cantos dos olhos 27.

[0032] Quando o usuário dos óculos 21 não inclinar a cabeça entre a captação das duas imagens, então 0P1 = 0P2.

[0033] A distância pupilar ou meia distância PD, a altura H entre a pupila 28 do olho 27 e a borda inferior da lente V ou da armação 21, a distância DVO entre o olho 27 e a lente V, e o ângulo pantoscópico 0P são os principais parâmetros morfogeométricos que podem ser determinados por meio de um método de medição da invenção.

[0034] As posições das pupilas 28, das íris, dos reflexos da córnea, e dos cantos dos olhos são determinadas pelo operador indicando manualmente em uma imagem adquirida, ou pelo computador que executa a detecção automática nas duas imagens adquiridas.

[0035] A íris, os reflexos da córnea, e as pupilas são elementos que apresentam a vantagem de serem menos mascarados pela armação enquanto a pessoa está inclinando a cabeça, do que os cantos dos olhos. Para além disso, a indicação manual ou detecção automática nas imagens dos referidos elementos é mais precisa uma vez que os elementos são mais facilmente identificados.

[0036] Ao contrário dos cantos dos olhos, os olhos 27 apresentam movimento rotativo e são móveis na armação de referência do clipe 22. É possível compensar o movimento de um olho entre duas imagens, de modo a regressar sob tais circunstâncias, à situação em que os olhos não se moveram em relação ao clipe. Assim, através de uma compensação para as posições dos olhos 27 na segunda imagem por uma distância dP, a situação regressa àquela em que o produto não se moveu em relação ao clipe 22. Para uma primeira aproximação, dP é substancialmente igual à distância através da qual a pupila 28 ou a íris ou o reflexo da córnea se movimentam em translação entre as duas imagens. Um cálculo geométrico mais preciso pode ser implementado ao calcular o raio do olho 27, o ângulo entre a câmara e o horizonte, a variação no ângulo do clipe 22, entre as duas imagens, e a variação do ângulo do olho entre as duas imagens.

[0037] Além disso, a compensação geométrica, associada com o fato de que a íris não estar no mesmo plano que o topo da córnea, pode vantajosamente ser calculada usando relações trigonométricas convencionais. De preferência, a compensação geométrica para um defeito de convergência associado ao fato de que os olhos da pessoa 27 não estão olhando para o sistema de aquisição 7, 17, mas sim para a parte superior da lente da câmara também pode ser incorporada nos cálculos, de modo a diminuir as potenciais fontes de imprecisão relativamente aos parâmetros determinados usando um método da invenção.

Claims (2)

1. Dispositivo de medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos para implementar um método de medição, compreendendo as seguintes etapas, • fazer com que uma pessoa observe com um par de óculos um ponto situado na frente e no infinito, mantendo a cabeça naturalmente em uma direção horizontal (24), o referido par de óculos (21) ocupando uma posição natural no rosto da pessoa; • adquirir uma primeira imagem da posição da armação (21) nesta primeira postura com um sistema de aquisição de imagens (7, 17); • fazer com que a pessoa observe um alvo (8, 18) colocado em uma posição conhecida em relação a um sistema de aquisição de imagens, adotando uma posição que seja natural e confortável, a referida observação fazendo com que a cabeça da pessoa se mova para inclinar, o par de óculos (21) conservando uma posição inalterada no rosto da pessoa em relação à primeira postura; • adquirir uma segunda imagem da posição da armação (21) nesta segunda postura, por meio do mesmo sistema de aquisição de imagens (7, 17) usado para a primeira postura; • determinar as posições dos olhos (27) de uma das duas imagens; • processar por computador as duas imagens obtidas para determinar os parâmetros morfogeométricos da pessoa a partir das posições dos olhos (27), a partir da posição da armação (21) na primeira postura, a partir da posição da armação (21) na segunda postura e a partir do ângulo de inclinação do sistema de aquisição de imagens (7, 17), o referido processamento incluindo uma correção de cálculo para levar em conta uma diferença de inclinação do plano do rosto da pessoa em relação ao eixo de olhar dos olhos ao ponto do olhar, entre a primeira e a segunda posições; e • fornecer os resultados das medições, caracterizadopelo fato de compreender um tablet (1) combinando um computador, um inclinômetro e uma tela de exibição, o referido dispositivo de medição compreendendo ainda um conjunto que compreende pelo menos uma câmera (7, 17) que é dissociada do referido tablet (1) e que está equipada com um inclinômetro, um flash (9, 19) e um alvo (8, 18), e compreende um suporte (3, 13) e uma haste de suporte (4, 14) na qual o referido tablet e referido conjunto são montados, sendo a referida haste de suporte (4, 14) ajustável em inclinação no referido suporte (3, 13).

2. Dispositivo de medição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o conjunto e o tablet (1) estão situados em ambos os lados de um plano vertical e em que o plano do tablet (1) e o plano perpendicular ao eixo da câmera forma entre eles um ângulo situado na faixa de 15 ° a 45 °.

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