CN106415368A - 测量脸部特性的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于测量病人的脸部特性的系统和方法。在各种实施例中，该系统使用几何图案为图像确定参考标度，该图像包括几何图案和病人的脸的至少一部分。该系统可至少部分地基于几何图案内的已知测量值确定参考标度。已知测量值可包括几何图案的两个几何属性之间的距离。该系统还可被配置为校正由图像内的几何图案的方位和/或图像内的几何图案的失真引起的误差。该几何图案可被布置在参考装置上，该几何图案可被配置为能够使用户将参考装置连接到病人的头或由病人佩戴的一副眼镜。

Description

测量脸部特性的系统和方法
背景技术
当为用户配眼镜时，可能需要进行用户的各种脸部特性的测量。因此，需要用于进行这种测量的改进的方法和技术。
发明内容
根据各种实施例，一种用于方便测量用户的一个或多个脸部特性的参考装置包括：几何图案；和连接机构，以可操作方式耦合到几何图案。在特定实施例中，几何图案包括：第一几何属性；和第二几何属性，与第一几何属性分隔开第一距离。在一些实施例中，连接机构被配置为以可移除方式将几何图案连接到从包括下面各项的组选择的物体：(i)眼镜框架；和(ii)用户的头。
根据各种实施例，一种用于测量佩戴眼镜的人的脸部特性的计算机系统包括至少一个处理器。在特定实施例中，该计算机系统被配置用于接收第一图像，第一图像包括参考装置和眼镜的佩戴者的脸的至少一部分，眼镜的佩戴者的脸的所述至少一部分至少包括佩戴者的第一只眼睛和第二只眼睛。在各种实施例中，该参考装置具有几何图案并且连接到由佩戴者佩戴的一副眼镜，并且几何图案包括第一几何属性和第二几何属性，第二几何属性与第一几何属性分隔开已知距离。在各种实施例中，该系统还被配置为：从该图像确定第一几何属性和第二几何属性之间的距离；至少部分地基于已知距离和确定的距离为第一图像计算参考标度；从第一图像确定脸部特性的测量值；以及使用参考标度和脸部特性的测量值，计算第一图像中的佩戴者的脸部特性的实际测量值。
在各种实施例中，一种测量病人的脸部特性的方法包括：提供参考装置，其中参考装置包括几何图案，该几何图案具有第一几何属性和第二几何属性，第二几何属性与第一几何属性分隔开。该参考装置还包括：连接机构，以可操作方式耦合到几何图案并且被配置为能够使用户选择性地将参考装置连接到眼镜。在特定实施例中，所述方法还包括：(1)将参考装置连接到眼镜；(2)将所述一副眼镜和参考装置放置在病人上；(3)由至少一个处理器接收图像，该图像包括参考装置和病人的脸的至少一部分；(4)由至少一个处理器从接收的图像确定第一几何属性和第二几何属性之间的第二距离的测量值；(5)由至少一个处理器至少部分地基于第一距离和第二距离为该图像计算参考标度；和(6)由至少一个处理器使用参考标度将从该图像获得的病人的脸部特性的测量值转换成病人的脸部特性的实际测量值。
附图说明
以下描述用于测量用户的脸部特性的系统和方法的各种实施例。在这种描述的过程中，将参照附图，附图未必按照比例绘制，并且其中：
图1是根据本系统和方法的特定实施例的参考装置的透视图；
图2是根据特定实施例的几何图案的详图；
图3A是图1的参考装置的正透视图；
图3B是图1的参考装置的后透视图；
图3C是图1的参考装置的分解图；
图4是根据本系统的实施例的脸部特性测量系统的方框图；
图5是可适合用于各种实施例的计算机(诸如，移动测量装置)的示意图；
图6描绘一般地图解由脸部特性测量模块执行的步骤的流程图。
具体实施方式
现在将在以下参照附图更充分地描述各种实施例。应该理解，本发明可被以许多不同形式实现并且不应该被解释为局限于这里阐述的实施例。相反地，提供这些实施例，以使得本公开将会彻底而完整，并且将会充分地将本发明的范围传达给本领域技术人员。相同标号始终指代相同元件。
参考装置
参照图1，在各种实施例中，用于测量各种脸部特性的参考装置包括几何图案100和几何图案安装装置200。根据特定实施例，几何图案安装装置200以可移除方式将几何图案100耦合到一副眼镜50。以下更充分地讨论用于测量各种脸部特性的参考装置的这些和其它部件。
几何图案
图2示出供用于测量各种脸部特性的参考装置使用的示例性几何图案100。在这个图中示出的实施例中，几何图案100基本上对称(例如，对称)并且包括第一几何属性110和第二几何属性120。在这个实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120每个都包括基本上矩形(例如，基本上正方形)多边形，所述多边形彼此分隔开第一距离。在这个图中示出的实施例中，正方形几何属性110、120是基本上相同的尺寸，共面，并且被定向以使得每个矩形多边形的边基本上彼此平行。在特定实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120基本上相同。在各种实施例中，第一距离是基本上正方形的几何属性110和几何属性120的中心之间的距离114。
在各种实施例中，这两个正方形几何属性110和几何属性120的每个边具有大约3毫米和大约15毫米之间的长度。在特定实施例中，这两个正方形几何属性110和几何属性120的每个边具有大约5毫米的长度。在另一特定实施例中，这两个正方形几何属性110和几何属性120的每个边具有大约10毫米的长度。在各种实施例中，第一距离处于大约10毫米和大约25毫米之间。在特定实施例中，第一距离是大约16毫米。
在图2中示出的实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120具有以第一颜色形成的周界边缘118、128和以第二颜色的由周界边缘118、128至少部分地限定(例如，完全限定)的对应内表面112、122。在特定实施例中，内表面112、122可由周界边缘118、128部分地限定(例如，内表面112、122可不被周界边缘118、128完全限定)。在各种实施例中，第一颜色和第二颜色充分地形成对比以便能够使成像装置至少基本上区分周界边缘和内表面(例如，从第一颜色到第二颜色的转变)。在这个图中示出的实施例中，周界边缘是深色(例如，黑色)，并且内部是较浅的颜色(例如，白色)。在其它实施例中，周界边缘和内部可包括充分地形成对比的任何合适的颜色组合(例如，黑色和橙色、黑色和黄色、红色和绿色等)。此外，对几何图案的特定精加工能够提高或减小系统区分周界边缘区域和内表面区域的能力。例如，在各种实施例中，对几何图案的无光精加工可增加系统在各种照明条件下检测从周界边缘到内部区域的转变的能力。
在各种实施例中，周界边缘118、128足够厚以便能够使成像装置检测从周界边缘118、128到内表面112、122的转变。例如，在特定实施例中，周界边缘118、128足够厚，从而由成像装置从合理距离(例如，诸如将会由希望测量病人的脸部特性的人拍摄病人的图像的距离)拍摄的几何图案100的图像将会包括周界边缘118、128，并且周界边缘118、128将会在图像内具有两个或更多个像素的厚度。在一些实施例中，周界边缘118、128的厚度在大约1mm和大约4 mm厚之间。在特定实施例中，周界边缘118、128的厚度是大约2 mm。
在其它实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120可包括任何其它合适的几何属性。例如，在特定实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120可包括几何图案100的任何合适的部分。例如，包括单个基本上矩形的多边形的几何图案可包括具有基本上矩形的多边形的相对边缘的形式的第一几何属性110和第二几何属性120。在其它实施例中，第一几何属性110和第二几何属性120可具有除矩形之外的任何其它合适的形状，诸如圆形或多边形(例如，三角形、五边形、六边形、七边形、八边形或任何其它合适的多边形)。
在各种实施例中，第一几何属性和第二几何属性可包括能够使成像装置从包含第一几何属性和第二几何属性的数字图像测量第一几何属性和第二几何属性之间的距离的几何图案的任何合适的部分。几何属性可包括例如构成几何图案的一部分(例如，边缘、中心等)的几何形状的任何合适的部分。在各种实施例中，几何图案可包括具有定义的角度的形状的任何合适的组合(例如，诸如多边形的任何合适的组合)。应该理解，相对于没有角度的几何形状，优选包含已知的角度的几何图案。因此，包含90度内角的几何图案在减少图像中的非预期图案的错误检测的发生率的同时增强该几何图案的检测。
几何图案安装装置
图3A-3C示出示例性几何图案安装装置200。如从图3A-3C以及从图1可理解的，在各种实施例中，几何图案安装装置200被配置为能够使用户选择性地将几何图案100连接到一副眼镜50。在图3A-3C中示出的实施例中，几何图案安装装置200包括夹子主体210、夹子水平滑动器250和顶点参考托架290。以下更充分地讨论这些特征。
夹子主体
具体地参照图3A和3B，在示出的实施例中，夹子主体210基本上是矩形(例如，矩形)；在第一端侧壁287和第二端侧壁288之间延伸；并且具有基本上平坦(例如，平坦)的前表面281、后表面282、顶表面285和底表面286。如从图3B可理解的，夹子主体210定义基本上矩形的第一开口289，第一开口289形成为穿过第二端侧壁288，至少部分地在第二端侧壁288和第一端侧壁287之间延伸，并且通向由前表面281、后表面282、顶表面285和底表面286定义的夹子主体210内的基本上矩形的室。夹子主体210还在夹子主体的后表面282上定义基本上矩形的后切口283，后切口283通向该矩形室。在特定实施例中，夹子主体210还定义形成在夹子主体210的顶表面285中的第一螺纹开口216。在各种实施例中，夹子主体210定义形成穿过与第一端侧壁288相邻的夹子主体的顶表面285的顶点参考托架支撑凹口217(图3C)。
在特定实施例中，夹子主体210包括：第一框架支撑件212，从夹子主体底表面286基本上垂直地延伸；和第二框架支撑件214(图3B)，从夹子主体后表面282延伸。第二框架支撑件具有：第一接近部分215，相对于第一框架支撑件212按照一定角度布置；和第二远侧部分217，基本上平行于第一框架支撑件212。在各种实施例中，第一框架支撑件212和第二框架支撑件214被配置为协作以使几何图案安装装置200保持与一副眼镜相邻(例如，与眼镜框架的顶表面相邻，从而当由用户戴着眼镜时几何图案100基本上位于眼镜上方)。在特定实施例中，第一框架支撑件212和第二框架支撑件214形成支架270，支架270被配置为容纳眼镜的框架的至少一部分(例如，框架的顶部)。在其它实施例中，几何图案安装装置200可包括用于将几何图案安装装置200连接到一副眼镜的任何其它合适的机构(例如，诸如夹子、粘合剂、磁体等)。
在图3A-3B中示出的实施例中，夹子主体的第一框架支撑件212包含第二螺纹开口222，第二螺纹开口222被调整尺寸以容纳螺钉220。如从这些附图以及从图1可理解的，螺钉220被配置为在几何图案安装装置200连接到眼镜50时调整夹子主体210的前表面281相对于眼镜50的俯仰。在这个实施例中，该螺钉被配置为能够使用户相对于第二螺纹开口222移动螺钉220以便调整夹子主体210的前表面281的俯仰。换句话说，当螺钉220的长度在穿过第一框架支撑件212的背面的长度方面增加时，它咬合框架中的镜片的前表面，由此使安装装置向后旋转，由此改变夹子主体前端面281的前表面281的俯仰角。
在其它实施例中，几何图案安装装置200可包括用于在几何图案安装装置200连接到眼镜50时调整夹子主体210的前表面281相对于眼镜50的俯仰的任何其它合适的机构。例如，前表面281可被定义在夹子主体210的第二部分(未示出)上，该第二部分被以可调整方式耦合到夹子主体(例如，经旋转接头、铰链或适合调整前表面281相对于夹子主体210的俯仰的其它机构)。
如图3A中所示，夹子主体210的前表面281基本上是平坦的，并且被配置为在它上面容纳几何图案100(例如，诸如在图1中示出的实施例中)。如从图1可理解的，定义基本上平坦的前表面281，从而当几何图案安装装置200连接到眼镜50时，基本上平坦的前表面281定位为基本上背向眼镜的佩戴者(例如，位于一定位置，从而在佩戴者戴着具有连接的几何图案的眼镜的同时几何图案100将会基本上面对拍摄佩戴者的脸的图像的成像装置)。
夹子水平滑动器
如图3C中所示，夹子水平滑动器250包括基本上矩形(例如，矩形)滑动部分255、从滑动部分255的末端延伸并且基本上垂直于滑动部分255的第一框架支撑件252。第二框架支撑件254具有：第一接近部分257(图3A)，相对于第一框架支撑件252按照一定角度布置；和第二远侧部分259(图3A)，基本上平行于第一框架支撑件252。如从这些附图可理解的，第一框架支撑件252和第二框架支撑件254通常形成滑动部分255的末端部分。在各种实施例中，滑动部分255被配置为通过夹子主体的第一开口289在形成在夹子主体210中的室内滑动以便能够使用户调整几何图案安装装置200的长度从而适应不同尺寸框架。如从图3B可理解的，当滑动部分255被至少部分地插入到夹子主体210中时，夹子主体210和夹子水平滑动器250形成基本上刚性的结构。
在特定实施例中，夹子水平滑动器250被配置为使用锁定螺钉218，锁定螺钉218通常在尺寸方面对应于第一螺纹开口216。锁定螺钉218和滑动部分255的相互作用能够使用户相对于滑动部分255拧紧锁定螺钉218以至少基本上锁定夹子水平滑动器250相对于夹子主体210的位置。如图3C中所示，滑动部分255定义基本上圆形的第三螺纹开口256，第三螺纹开口256被配置为容纳第二锁定螺钉258，第二锁定螺钉258被配置为能够使用户相对于夹子主体的内壁拧紧第二锁定螺钉258以至少基本上防止夹子水平滑动器250相对于夹子主体210移动。
在其它实施例中，几何图案安装装置200可包括用于调整几何图案安装装置200的尺寸(例如，几何图案安装装置200的长度)的任何其它合适的机构。例如，夹子主体210可沿着定义腔的表面定义一个或多个圆形凹槽，并且滑动部分255可包括弹簧加载球锁销，弹簧加载球锁销被配置为与所述多个凹槽中的任何一个凹槽协作以保持夹子水平滑动器相对于夹子主体的位置，同时能够使用户通过将足够的力应用于夹子水平滑动器以逆着弹簧迫使球向上来基本上容易地调整位置，从而允许球从一个凹槽移动到相邻凹槽。
在另一例子中，夹子主体210可包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分被配置为能够使用户选择性地将第一部分耦合到第二部分。在这个例子中，几何图案安装装置200还可包括一个或多个分隔器，所述一个或多个分隔器被配置为能够使用户通过例如下述步骤来调整几何图案安装装置200的尺寸：(1)将夹子主体第一部分与夹子主体第二部分分离；(2)将一个或多个分隔器耦合到夹子主体第一部分；和(3)将夹子主体第二部分耦合到与夹子主体第一部分耦合的所述一个或多个分隔器。如从这个例子可理解的，经所述一个或多个分隔器耦合第一和第二部分可将几何图案安装装置200的总体长度增加所述一个或多个分隔器的长度。分隔器可包括具有适合将几何图案安装装置200的长度增加任何合适的增量的任何尺寸的分隔器。
在各种实施例中，用于调整几何图案安装装置200的尺寸的机构可以能够使用户调整几何图案安装装置200以便结合基本上任何尺寸或形状的眼镜使用几何图案安装装置200(例如，能够使用户选择性地将几何图案安装装置200安装到基本上任何一副眼镜)。
顶点参考托架
参照图3C，在各种实施例中，顶点参考托架290基本上是矩形的(例如，矩形的)；在第一端侧壁295和第二端侧壁296之间延伸；并且具有基本上平坦的(例如，平坦的)前表面291、后表面297(图3B)、顶表面293和底表面294。在各种实施例中，顶点参考托架290包括安装臂292，安装臂292从后表面297基本上垂直地延伸并且被调整尺寸以基本上对应于在夹子主体210中定义的顶点参考托架支撑凹口217。如从附图可理解的，顶点参考托架290被配置为通过至少部分地将安装臂292插入到支撑凹口217中来选择性地连接到夹子主体210。在这个实施例中，当顶点参考托架290连接到夹子主体210时，前表面291基本上垂直于夹子主体的前表面281。如这些附图中所示，前表面291可例如包括第二几何图案100。在各种实施例中，顶点参考托架290可在垂直于主几何平面的平面中提供几何图案，并且顶点参考托架290可以能够实现用户的脸的特定几何特征的测量(例如，诸如顶点距离或前倾角度)。
用于测量脸部特性的系统的概述
在各种实施例中，用于测量脸部特性的系统被配置为测量瞳孔间距离(例如，人的瞳孔之间的距离)、顶点距离(例如，校正镜片的后表面和校正镜片的佩戴者的角膜的前侧之间的距离)或人的脸的任何其它合适的特性。在特定实施例中，该系统被配置为通过下述步骤来确定这些各种脸部测量：(1)接收包含人的脸和上述一个或多个几何图案的图像；(2)至少部分地基于在图像中测量的几何图案并且与几何图案的已知尺寸和形状相比确定图像的参考标度；和(3)至少部分地基于参考标度确定脸部测量。
示例性技术平台
本领域技术人员将会理解，本发明可被例如实现为一种计算机系统、一种方法或一种计算机程序产品。因此，各种实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或者组合软件和硬件方面的实施例的形式。另外，特定实施例可采用存储在计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质具有实现在该存储介质中的计算机可读指令(例如，软件)。各种实施例可采用web实现的计算机软件的形式。可使用任何合适的计算机可读存储介质，包括例如硬盘、压缩盘、DVD、光学存储装置和/或磁存储装置。
以下参照方法、设备(例如，系统)和计算机程序产品的方框图和流程图描述各种实施例。应该理解，方框图和流程图的每个方框以及方框图和流程图中的方框的组合分别能够由执行计算机程序指令的计算机实现。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备上，以产生一台机器，从而在计算机或其它可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实现在一个或多个流程图方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读内存中，所述计算机可读内存能够指示计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作，从而存储在计算机可读内存中的指令产生一件制品，该制品被配置用于实现在一个或多个流程图方框中指定的功能。计算机程序指令也可被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，以使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列的操作步骤以产生计算机实现的过程，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个或多个流程图方框中指定的功能的步骤。
因此，方框图和流程图中的方框支持用于执行指定的功能的机构的组合、用于执行指定的功能的步骤的组合和用于执行指定的功能的程序指令。还应该注意的是，方框图和流程图中的每个方框以及方框图和流程图中的方框的组合能够由执行指定的功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和执行合适的计算机指令的其它硬件的组合实现。
示例性系统架构
参照图4描述根据说明性实施例的用于光学应用的数字测量系统的概述。如图4中所示，系统410包括至少一个移动测量装置452(例如，诸如智能电话、平板计算机、可穿戴计算装置、膝上型计算机等)，所述至少一个移动测量装置452被配置为接收或收集至少一个用户的数据或者从所述至少一个用户接收或收集数据，所述至少一个用户可以是病人或眼科护理专业人员(ECP)(例如，验光师、光学仪器商、助手或其他眼科护理技术员)。移动测量装置452包括光学系统和图像获取技术。光学系统和图像获取技术可以是能够收集一个或多个图像、视频或拍摄一个或多个照片的一个或多个数字照相机或数字视频记录器。
在说明性实施例中，移动测量装置452经一个或多个网络415与脸部特性测量服务器400通信，访问脸部特性测量服务器400，从脸部特性测量服务器400接收数据，并且将数据传送给脸部特性测量服务器400。通常，脸部特性测量服务器400提供计算/处理资源、软件、数据访问和存储资源，而不需要用户或客户熟悉脸部特性测量服务器400的位置和其它细节。脸部特性测量服务器400包括可由移动测量装置452访问的一个或多个模块，所述一个或多个模块包括脸部特性测量模块600(以下更详细地描述)和一个或多个关联的数据库440。在说明性实施例中，移动测量装置452可经所述一个或多个网络415与一个或多个眼科实验室412通信以向所述一个或多个眼科实验室412订购框架和/或镜片。
在说明性实施例中，移动测量装置452访问脸部特性测量模块600，从而允许基于病人的一个或多个图像获得病人的穿戴测量的准确位置。移动测量装置452能够被用于获得例如单眼瞳孔间距离(PD)、双眼PD、单眼近PD、双眼近PD、顶点距离和该类型的其它测量值。这些测量值可随后被发送给一个或多个眼科实验室并且例如由所述一个或多个眼科实验室使用以便为病人生产定制的镜片。
系统410还可包括桌上型计算机454，桌上型计算机454经所述一个或多个网络415以可操作方式耦合到数据库440和脸部特性测量服务器400。桌上型计算机454可被用于运行业务管理软件，在业务管理软件可接收并且存储另外的信息或脸部特性测量值。在各种实施例中，脸部特性测量值、病人的图像等可由桌上型计算机454使用以显示数据或允许ECP图解各种眼镜框架将会在病人脸上看起来如何。
所述一个或多个计算机网络415可包括各种类型的有线或无线计算机网络中的任何计算机网络，诸如互联网、专用内联网、网状网络、公共交换电话网络(PSTN)或任何其它类型的网络(例如，使用Bluetooth或近场通信以方便计算机之间的通信的网络)。可例如经局域网(LAN)或经互联网实现脸部特性测量服务器400和数据库440之间的通信链路。
图5图解计算机架构520的图形表示，计算机架构520能够如图4中所示在系统410内例如用作移动测量装置452、桌上型计算机454之一或者用作脸部特性测量服务器400。
在特定实施例中，计算机520可连接(例如，联网)到LAN、内联网、外联网和/或互联网中的其它计算机。如上所述，计算机520可在客户机-服务器网络环境中用作服务器或客户计算机，或者在对等(或分布式)网络环境中用作对等计算机。另外，尽管仅图解单一计算机，但术语“计算机”、“处理器”或“服务器”也应该被理解为包括单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行这里讨论的方法中的任何一个或多个方法的计算机的任何集合。
示例性计算机520包括经总线532彼此通信的处理装置502、主内存504(例如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)(诸如，同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等))、静态内存506(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)和数据存储装置518。
处理器502代表一个或多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元等。更具体地讲，处理器502可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精减指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或实现其它指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。处理器502还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理器502可被配置为执行用于执行这里讨论的各种操作和步骤的处理逻辑526(例如，脸部特性测量模块600)。
计算机520还可包括网络接口装置508。计算机520也可包括视频显示单元510(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置512(例如，键盘)、光标控制装置514(例如，鼠标)和信号产生装置516(例如，扬声器)。
数据存储装置518可包括非暂态计算机可访问存储介质530(也被称为非暂态计算机可读存储介质或非暂态计算机可读介质)，非暂态计算机可访问存储介质530存储有实现这里描述的任何一种或多种方法或功能的一组或多组指令(例如，具有脸部特性测量模块600的形式的软件522)。软件522还可在由计算机520执行软件522期间完全或至少部分地位于主内存504内和/或位于处理器502内，主内存504和处理器502也构成计算机可访问存储介质。还可经网络接口装置508在网络415上发送或接收软件522。
尽管计算机可访问存储介质530在示例性实施例中被示出为单一介质，但术语“计算机可访问存储介质”应该被理解为包括存储所述一组或多组指令的单一介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可访问存储介质”也应该被理解为包括这样的任何介质：该介质能够存储、编码或传送用于由计算机执行的一组指令并且使计算机执行本发明的任何一种或多种方法。术语“计算机可访问存储介质”因此应该被理解为包括但不限于固态内存、光学和磁介质等。
用于测量脸部特性的示例性方法
可按照任何合适的方式实现用于测量脸部特性的方法的各种实施例。例如，该系统的功能的各种方面可由某些系统模块(包括脸部特性测量模块600)执行。以下参照图6更详细地讨论这个模块。通过参照本公开，应该理解，与模块600关联的方法描述由本系统执行的方法步骤的示例性实施例，并且通过添加其它步骤、通过去除图6中描述的一个或多个方法步骤或者通过按照除呈现图6中描述的一个或多个方法步骤的次序之外的次序执行所述一个或多个方法步骤，可创建其它示例性实施例。
概述
描述根据说明性实施例的使用移动测量装置452的方法。ECP经移动测量装置452访问脸部特性测量模块600。在说明性实施例中，移动测量装置452被配置为在病人佩戴眼镜框架时捕获病人的图像，该眼镜框架具有使用上述几何图案安装装置200以可移除方式连接到眼镜框架的几何图案100。
ECP在移动测量装置452中的数字照相机的视场中定位佩戴选择的框架或物体的病人，所述选择的框架或物体具有使用几何图案安装装置200安装在它上面的几何图案100。ECP随后在移动测量装置452上(例如，在客户测量装置452上的屏幕或显示器上)捕获病人或物体的一个或多个图像。捕获图像可被例如存储在移动测量装置452的内存中和/或存储在所述一个或多个数据库440中。在说明性实施例中，ECP按压或触摸移动测量装置452上的按钮以激活移动测量装置452中所包含的数字照相机并且捕获病人或物体的（一个或多个）图像。
脸部特性测量模块
图6是由示例性脸部特性测量模块600执行的操作的流程图。在特定实施例中，脸部特性测量模块600可方便测量用户(例如，诸如正在配眼镜的病人)的脸部特性。
当执行脸部特性测量模块600时，在步骤610，通过接收包括几何图案的第一图像，该系统开始。在各种实施例中，几何图案可以是任何合适的几何图案(诸如，在本公开中描述的任何几何图案100)。在特定实施例中，第一图像包括用户的脸的至少一部分(例如，包括用户或另一个人希望测量的用户的脸的特性的用户的脸的至少一部分)。在特定实施例中，第一图像中的几何图案被布置在安装装置(例如，几何图案安装装置200)上，该安装装置可例如连接到由用户佩戴的眼镜。在特定实施例中，该系统可从任何合适的图像捕获装置(例如，桌上型计算机或任何合适的移动计算装置)接收第一图像。
在特定实施例中，该系统可被配置为基本上自动地检测第一图像内的几何图案。也就是说，系统410分析捕获图像并且定位捕获图像内的几何图案100。也就是说，系统410使用已知图像处理技术和/或算法定位捕获图像内的第一几何属性和第二几何属性中的每个几何属性的中心。在说明性实施例中，系统410通过过滤和分析捕获图像来定位第一几何属性和第二几何属性中的每个几何属性的中心。该过滤过程涉及高斯模糊、自定义颜色通道操纵、强度阈值化和用于连通分量标记的Suzuki85算法的组合。该过滤过程产生定义几何图案100的可能的位置的一组点。根据几个准则(诸如但不限于，形状区域、几何属性的尺寸和相对于形状的某个阈值距离内的类似形状的存在)分析所述一组点或形状。如果前述形状满足以上准则，则该形状被视为成功匹配。
例如，在各种实施例中，系统410可使用多种图案检测方法。例如，在各种实施例中，可使用用于图案检测的第一组方法，该方法(1)隔离图案的搜索区域，(2)利用最小失真增加边缘清晰度，(3)在RGB颜色空间中获得轮廓，(4)过滤最内侧的轮廓，(5)将轮廓添加到轮廓列表，以及(6)对于另外的轮廓重复该过程。一旦所有可疑轮廓已被处理，如果存在下面的情况，则轮廓和/或轮廓对被从轮廓列表滤除：(1)它们的多边形角度不与几何图案中的预期角度匹配，(2)轮廓的区域位于预期区域几何图案之外，(3)高度/宽度比处于几何图案的预期高度/宽度比之外，(4)轮廓对不在彼此的中心点的指定距离内，(5)轮廓对之间的面积比处于几何图案的指定比率之外，以及(6)轮廓对之间的水平角处于几何图案的指定水平角之外。
在这些实施例，如果捕获图像包含不好的照明和不好的聚焦并且第一组图案检测方法失败，则该系统可被配置为使用用于图案检测的第二组方法，该方法(1)隔离几何图案的搜索区域，(2)调整图像对比度以便能够使该系统更好地检测几何图案，(3)获得灰度轮廓，(4)将轮廓添加到轮廓列表，然后(5)应用以上参照第一组图案检测方法描述的过滤过程。
最后，如果该系统不能使用第一和第二组图案检测方法检测几何图案，则该系统可被配置为应用第三组图案检测方法，该方法(1)隔离几何图案的搜索区域，(2)获得色调饱和值通道过程并且应用阈值，(3)获得灰度轮廓，(4)将轮廓添加到轮廓列表，然后(5)应用以上参照第一组图案检测方法描述的过滤过程。
一旦检测到图案，系统410随后确定捕获图像内的第一几何属性和第二几何属性之间的距离。在说明性实施例中，根据像素确定由捕获图像内的几何图案100创建的第一几何属性和第二几何属性之间的距离。如以上参照图2所述，捕获图像内的第一几何属性和第二几何属性的中心应该等于距离114(图2)，例如彼此分开大约十六毫米。
在步骤620，通过至少部分地基于几何图案为第一图像确定参考标度，该系统继续进行。在各种实施例中，参考标度的确定可部分地基于几何图案的已知特性。例如，该系统可至少部分地基于几何图案的两个几何属性之间的已知距离确定参考标度。几何属性可包括几何图案的任何合适的部分，诸如例如图2中示出的几何图案的两个基本上正方形的几何属性110和几何属性120的中心之间的距离。在其它实施例中，该已知距离可包括几何图案内的任何合适的参考点之间的任何合适的距离。这些参考点可包括几何图案包括的几何属性的任何合适的部分(例如，一个或多个几何属性的边缘之间的距离、一个或多个几何属性的内边界部分之间的距离或任何其它合适的距离)。继续以上的例子，将第一距离114与第一和第二属性的中心之间的以像素为单位的测量距离进行比较。因此，系统410为捕获图像确定缩放因子。
在各种实施例中，确定参考标度还包括：调整参考标度以校正由于相对于移动测量装置452中的图像传感器的平面的几何参考图案的未对准而产生的误差。例如，系统410可顾及俯仰误差(例如，当几何图案的平面相对于图像传感器的平面围绕水平轴线旋转时)、偏航误差(例如，当几何图案100的平面相对于图像传感器的平面围绕垂直轴线旋转时)和滚动误差(例如，几何图案的平面相对于传感器的平面围绕与几何图案的面正交的轴线旋转)。在其它实施例中，该系统可被配置为还通过校正由用于捕获图像的图像传感器的平面相对于几何图案的平面的俯仰、滚动和和偏航角中的一个或多个角度的变化引起的误差来至少部分地校正测量的参考标度。在又其它实施例中，该系统被配置为校正几何图案平面和图像传感器平面的起源的变化。
在特定实施例中，该系统还被配置为校正由几何图案和用户的眼睛之间的距离引起的误差。如从本公开可理解的，当佩戴安装有包含几何图案的参考装置的眼镜时，几何图案将会与佩戴者的眼睛分隔开一定距离。因此，由于这种距离导致的误差取决于从图像传感器到镜片平面的距离和从镜片平面到佩戴者的眼睛的距离。该系统可被配置为在确定参考标度时使用任何合适的算法补偿这种偏移，可例如至少部分地基于平均偏移、当捕获图像时图像捕获装置和用户之间的距离或任何其它合适的因素确定该偏移。
返回到步骤630，该系统使用参考标度测量用户的至少一个脸部特性。所述至少一个脸部特性可包括瞳孔间距离(例如，用户的瞳孔之间的距离)、顶点距离(例如，校正镜片的后表面和用户的角膜的前侧之间的距离)、病人的前倾角度(panto)测量值或来自一个或多个捕获图像的用户的脸的任何其它合适的特性。通过从第一图像测量特性(例如，通过将测量值确定为第一图像内的像素的数量)并且基于参考标度将该测量值转换成距离(例如，将测量的像素的数量转换成以英寸、毫米或其它合适的测量单位为单位的距离)，该系统可使用参考标度测量所述至少一个脸部特性，其中转换的测量值至少通常对应于所述至少一个脸部特性的实际测量值(例如，用户的脸上的两个点之间的真实世界距离)。
作为说明性例子，为了获得或计算单眼PD(单眼PD是从病人的每个瞳孔(例如，使用从角膜反射的光)到病人的鼻子的中心(例如，框架鼻梁架的中心所在的位置)的距离)和双眼PD(双眼PD是病人的瞳孔之间的距离)，病人应该面对移动测量装置452。ECB随后在数字照相机的视场中定位佩戴选择的框架的病人，其中病人面对移动测量装置452。
一旦移动测量装置452捕获病人的第一图像，系统410例如使用脸识别和3-D渲染技术分析第一图像，并且确定病人的尺寸和维度。系统410随后分析该图像，并且确定或计算病人的单眼PD和双眼PD测量值。
为了获得或计算顶点距离(顶点距离是镜片的后表面和病人的角膜的前侧之间的距离)和前倾角度(前倾角度是镜片和框架前侧的平面与脸的额平面之间的角度)，病人应该大约九十度地背对移动测量装置452。ECB在移动测量装置452的视场中定位佩戴选择的框架的病人，其中病人大约九十度地背对移动测量装置452，并且ECB捕获病人的第二图像。系统410例如使用脸识别和3-D渲染技术分析第二图像，并且确定病人的头的尺寸和维度。系统410随后分析该图像，并且确定或计算佩戴选择的框架的病人的顶点距离和前倾角度测量值。
通过确定镜片和框架前侧的平面与病人的脸的额平面之间的角度来确定前倾角度。例如，病人的脸的额平面可以是垂直的，并且镜片和框架前侧的平面可以稍微倾斜，例如创建直角三角形的斜边，其中直角三角形的高度或直角三角形的邻边(Adj.)是病人的脸的额平面。从病人的脸的额平面到镜片和框架前侧的平面的水平距离创建直角三角形的对边。因此，斜边和邻边的长度是从直角三角形的对边到病人的脸的额平面与镜片和框架前侧的平面相交的点的相应距离。系统410能够确定该直角三角形的每个边的以像素为单位的长度，然后使用参考标度将这些距离转换成足够的单位(例如，英寸、mm等)。
一旦该系统计算各种感兴趣的脸部特性，系统410可被配置为将测量值存储在所述一个或多个数据库440中以用于以后的检索和使用。在各种实施例中，可结合病人的信息存储测量值。
结论
本发明所属领域技术人员将会想到具有在前面的描述和关联附图中呈现的教导的益处的本发明的许多修改和其它实施例。例如，考虑到本公开，如本领域技术人员所将会理解，本发明可采用以各种不同机械和操作配置的形式。例如，在这个实施例中描述的眼镜可包括任何其它合适的眼镜，诸如例如滑雪或游泳护目镜、太阳眼镜、安全护目镜或眼镜等。因此，应该理解，本发明不限于公开的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在被包括在所附示例性构思的范围内。虽然这里采用了特定术语，但仅在一般的描述性意义上而非为了限制的目的使用这些术语。

Claims (22)

1.一种用于方便测量用户的一个或多个脸部特性的参考装置，包括：
a.几何图案，包括：
i.第一几何属性；和
ii.第二几何属性，与所述第一几何属性分隔开第一距离；和
b.连接机构，以可操作方式耦合到所述几何图案，
其中所述连接机构被配置为以可移除方式将所述几何图案连接到从包括下面各项的组选择的物体：
i.眼镜框架；和
ii.所述用户的头。
2. 如权利要求1所述的参考装置，其中所述图案被配置为允许成像机器至少部分地基于所述第一距离为由成像机器捕获的图像计算参考标度。
3. 如权利要求2所述的参考装置，其中
a.所述第一几何属性是所述几何图案的第一边界；和
b.所述第二几何属性是所述几何图案的第二边界，所述第二边界与所述第一边界分隔开所述第一距离。
4.如权利要求2所述的参考装置，其中所述几何图案包括第一几何图案和第二几何图案，其中：
a.所述第一几何图案包括所述第一几何属性；
b.所述第二几何图案包括所述第二几何属性。
5. 如权利要求4所述的参考装置，其中所述第一几何图案和第二几何图案基本上是矩形的。
6. 如权利要求4所述的参考装置，其中
a.所述第一几何图案包括以第一颜色形成的第一周界边缘和具有第二颜色并且由所述第一周界边缘至少部分地限定的第一内表面；和
b.所述第二几何图案包括以所述第一颜色形成的第二周界边缘和具有所述第二颜色并且由所述第二周界边缘至少部分地限定的第二内表面。
7.如权利要求6所述的参考装置，其中所述第一颜色和第二颜色充分地形成对比以便能够使成像装置检测从所述第一颜色到所述第二颜色的转变。
8.如权利要求4所述的参考装置，其中所述第一几何图案和第二几何图案具有基本上相同的形状。
9. 如权利要求8所述的参考装置，其中所述第一几何图案和第二几何图案具有从包括下面各项的组选择的形状：
a.基本上圆形；和
b.基本上多边形。
10.如权利要求1所述的参考装置，其中所述连接机构包括夹子主体，该夹子主体包括第一框架支撑件和第二框架支撑件，其中所述第一框架支撑件和第二框架支撑件被配置为协作以在所述参考装置连接到所述眼镜框架时使所述参考装置保持与所述眼镜框架相邻。
11. 如权利要求10所述的参考装置，其中所述连接机构还包括夹子水平滑动器，该夹子水平滑动器包括第三框架支撑件和第四框架支撑件，其中所述夹子水平滑动器被配置为能够使用户：
a.以可滑动方式将所述夹子水平滑动器连接到所述夹子主体；和
b.相对于所述夹子主体滑动这种所述夹子主体并且所述夹子水平滑动器可在第一长度和第二长度之间调整。
12.如权利要求10所述的参考装置，其中所述第一框架支撑件包括俯仰调整机构，该俯仰调整机构被配置为在所述参考装置连接到所述眼镜框架时调整所述参考装置的一部分相对于所述眼镜框架的俯仰。
13. 如权利要求12所述的参考装置，其中所述俯仰调整机构包括：
a.螺纹开口，位于所述第一框架支撑件中；和
b.螺钉，在直径方面基本上对应于所述螺纹开口，其中所述螺钉被配置为能够使用户通过在所述螺纹开口内旋转所述螺钉来调整所述参考装置的所述部分的所述俯仰。
14. 如权利要求12所述的参考装置，其中所述参考装置的所述部分是基本上平坦的表面，该基本上平坦的表面被配置为按照基本上平行于位于眼镜中的镜片的前表面的方位以可移除方式容纳所述几何图案。
15. 如权利要求10所述的参考装置，其中
a.所述夹子主体定义基本上平坦的表面；和
b.所述几何图案被至少部分地布置在所述基本上平坦的表面上，其中该平坦表面基本上平行于保持在眼镜框架中的镜片的表面。
16.如权利要求1所述的参考装置，还包括：移动测量装置，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
a.捕获佩戴该框架的用户的图像，该框架具有以可移除方式耦合到该框架的所述几何图案；
b.从捕获图像确定所述几何图案中的第一几何属性和第二几何属性之间的第二距离；
c.至少部分地基于确定的第二距离和第一距离计算比例因子；
d.从捕获图像确定脸部特性的测量值；
e.至少部分地基于来自捕获图像的脸部特性的测量值和计算的比例因子计算脸部特性的实际测量值。
17. 一种用于测量佩戴眼镜的人的脸部特性的计算机系统，所述计算机系统包括至少一个处理器，其中所述计算机系统被配置为：
a.接收第一图像，第一图像包括
i.参考装置，具有连接在该参考装置上面的几何图案，其中参考装置连接到由佩戴者佩戴的一副眼镜，所述几何图案包括：
第一几何属性；和
第二几何属性，与所述第一几何属性分隔开已知距离；和
ii.佩戴者的脸的至少一部分，佩戴者的脸的所述至少一部分包括佩戴者的第一只眼睛和第二只眼睛；
b.从所述图像确定所述第一几何属性和所述第二几何属性之间的距离；
c.至少部分地基于所述已知距离和所述确定的距离为所述第一图像计算参考标度；
d.从所述第一图像确定脸部特性的测量值；以及
e.使用所述参考标度和所述脸部特性的所述测量值，计算第一图像中的佩戴者的所述脸部特性的实际测量值。
18. 如权利要求17所述的计算机系统，其中从包括下面各项的组选择所述脸部特性：
a.所述第一图像中的佩戴者的瞳孔间距离；和
b.所述第一图像中的佩戴者的顶点距离。
19.如权利要求17所述的计算机系统，其中计算所述参考标度还包括调整所述参考标度以校正至少部分地在所述几何图案相对于用于捕获所述第一图像的图像传感器的方位上产生的误差。
20.如权利要求18所述的计算机系统，其中所述计算所述参考标度还包括调整所述参考标度以校正至少部分地在所述第一图像内的所述几何图案的失真上产生的误差。
21.一种测量病人的脸部特性的方法，包括：
a.提供参考装置，所述参考装置包括：
i.几何图案，包括：
第一几何属性；和
第二几何属性，与所述第一几何属性分隔开第一距离；和
ii.连接机构，以可操作方式耦合到所述几何图案并且被配置为能够使用户选择性地将参考装置连接到眼镜；
b.将所述参考装置连接到眼镜；
c.将所述一副眼镜和所述参考装置放置在病人上；
d.由至少一个处理器接收图像，该图像包括所述参考装置和所述病人的脸的至少一部分；
e.由至少一个处理器从接收的图像确定所述第一几何属性和所述第二几何属性之间的第二距离的测量值；
f.由至少一个处理器至少部分地基于所述第一距离和所述第二距离为所述图像计算参考标度；
g.由至少一个处理器使用所述参考标度将从所述图像获得的病人的脸部特性的测量值转换成病人的脸部特性的实际测量值。
22. 如权利要求21所述的方法，其中从包括下面各项的组选择所述脸部特性：
a.所述病人的瞳孔间距离；和
b.所述病人的顶点距离。
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