CN110220480A - 一种眼镜镜框前倾角的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种眼镜镜框前倾角的测量方法，该测量方法包括以下步骤：分别将眼镜与图像采集器按照一定的间隔固定在预定位置上；对眼镜的目标位置处做特征物标记；利用图像采集器对眼镜进行图像采集，得到初始图像；对初始图像中的特征物标记进行检测并提取，得到目标区域，然后对得到目标区域进行二值变换，获得只含有标记的二值图像；从二值图像得到标记的坐标，对坐标进行线性拟合，得到线性方程；计算线性方程与垂线的夹角值，夹角值为眼镜的镜框前倾角。

Description

一种眼镜镜框前倾角的测量方法

技术领域

本发明涉及眼镜技术领域，具体涉及一种眼镜镜框前倾角的测量方法。

背景技术

眼镜镜框的前倾角指的是眼镜的镜圈平面与水平面的垂线之间的夹角。可以认为是在镜腿保持水平状态时，镜圈平面与垂直面的夹角。眼镜包括很多的参数，如镜面角、外张角、身腿倾斜角等。在配眼镜的过程中，需要对镜架的这些参数进行调整，使佩戴者达到一个最舒适的佩戴结果。但眼镜镜框前倾角这个参数是在出厂的时候就固定了，无法在之后调整。所以对眼镜镜框前倾角的测量在眼镜的设计过程中具有重要的作用。

在普通的配镜过程，准确的前倾角测量可以为佩戴者挑选合适的镜框。在眼镜的生产过程中，因为厂家生产限制，前倾角的值是固定的，大致符合顾客使用就可以了。但是随着生产能力的提高，3D打印机等的出现，眼镜生产可以向个性化定制的方向发展。个性化的配镜对顾客在佩戴眼镜时的舒适度，美观度，健康度起到很重要的作用。而个性化设计眼镜过程中眼镜镜框前倾角角度的设计就很重要了，此时就需要对所生产的眼镜镜框前倾角测量，来生产出更为人性化的眼镜。所以，眼镜镜框前倾角的测量在配镜过程发挥重要的作用。

目前对眼镜镜框前倾角的测量主要是物理的方法。在市场上出现一种测量板，通过利用板子上的标度来测量待测眼镜镜框的前倾角大小。此方法在测量过程中受人为影响较大，准确性不能得到保证，而且较为耗费人力。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种眼镜镜框前倾角的测量方法。

本发明提供了一种眼镜镜框前倾角的测量方法，该测量方法包括以下步骤：分别将眼镜与图像采集器按照一定的间隔固定在预定位置上；对眼镜的目标位置处做特征物标记；利用图像采集器对眼镜进行图像采集，得到初始图像；对初始图像中的特征物标记进行检测并提取，得到目标区域，然后对得到目标区域进行二值变换，获得只含有标记的二值图像；从二值图像得到标记的坐标，对坐标进行线性拟合，得到线性方程；计算线性方程与垂线的夹角值，夹角值为眼镜的镜框前倾角。

在本发明所提供的眼镜镜框前倾角的测量方法中，首先利用图像采集器采集到包括颜色特征物的图像，通过对图像的颜色特征物提取，之后进行二值变换得到二值图像；然后对颜色特征物标记处的像素点左边提取；最后通过线性拟合来获得眼镜镜框的前倾角的角度。该测量方法在眼镜固定的状态下，侧面标记的区域可以近似认为是在一个二维平面上的，这个平面与投影在图像上的平面是平行的，这就可以把三维空间的眼镜镜框进行降维得到二维镜框图像。此方法通过图像的采集处理就可以直接获得前倾角值，提高了眼镜镜框前倾角测量的效率，从而为眼镜镜框前倾角的设计提供一种简便、精确地测量方法。

在本发明提供的眼镜镜框前倾角的测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，特征物标记为颜色标记，颜色标记选用的颜色与背景颜色的色相对比为≥120°。该色相对比范围使得选用的颜色标记与背景颜色能够形成比较明显的对比，避免在图像采集过程中因光照等因素而造成的色彩失真，形成较为清晰准确的具有颜色标记物的初始图像。

在本发明提供的眼镜镜框前倾角的测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，颜色标记选用的颜色的RGB值R、G、B的范围为R₁-R₂、G₁-G₂、B₁-B₂，二值图像的获得步骤为：检测初始图像中全部的像素点的RGB值；满足RGB值R、G、B为R₁＜R＜R₂、G₁＜G＜G₂、B₁＜B＜B₂的像素点的像素值设置为0；不满足RGB值R、G、B为R₁＜R＜R₂、G₁＜G＜G₂、B₁＜B＜B₂的像素点的像素值设置为255；得到只含有标记的二值图像。

在本发明提供的眼镜镜框前倾角的测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，对图像中像素值为0的点的坐标根据最小二乘法进行线性拟合，得到线性方程。

在本发明提供的眼镜镜框前倾角的测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，线性方程为：

f(x)＝kx+d (1)

式中：k和d为待定系数，

把像素值为0的点的坐标(x_i，y_i)代入下式：

式中：y_i为点(x_i，y_i)的y轴坐标，r_i为线性方程与y_i相减得到的直线方程，

计算F值最小时的k值，镜框前倾角θ通过下式计算：

通过上述方法中的对颜色标记物的像素点的RGB值的提取、位置变换，之后利用线性拟合得到线性方程，最后通过解析线性方程得到眼镜镜框的前倾角。

该测量方法在实施过程中具有较高便利性，提高了测量效率。把传统的机械测量方式变换为图像处理方式，减少了人工劳动。不仅如此，测量结果保存在计算机内，方便进行数据的保存和整理，能够具有非常实际的应用前景。

附图说明

图1是本发明的实施例中眼镜镜框和图像采集器的位置图；

图2是本发明的实施例中图像处理过程获得的角度图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明中的眼镜镜框前倾角的测量方法作具体阐述。

图1是本发明的实施例中眼镜镜框和图像采集器的位置图；图2是本发明的实施例中图像处理过程获得的角度图。

本发明的眼镜镜框前倾角的测量方法通过如图1所示的测量装置来实现。该测量装置中包括眼镜固定组件1、图像采集器固定件2、图像采集器3。在本实施例中，图像采集器3为相机。

眼镜固定组件1包括两个眼镜固定柱，分别在两个眼镜固定柱的同一高度位置处设置定位件4和定位件5。在水平方向上距离眼镜固定组件1一定距离的一侧设置图像采集器固定件2。

该测量方法包括以下步骤：

将眼镜的两个眼镜腿分别固定在定位件4和定位件5上，在该眼镜的靠近图像采集器固定件2一侧的一个眼镜腿的前端侧框位置上做颜色特征物标记6，在本实施例中，选用的颜色特征物为蓝色，该蓝色特征物的蓝色的RGB值大致范围为(17-25，25-50，17-25)。

将相机安装在图像采集器固定件2上，然后固定在与眼镜的同一高度上。在正式对眼镜进行图像采集之前，先对相机进行校正。

相机的校正步骤为，在固定标记有蓝色特征物的眼镜腿的眼镜固定柱上标注，该标注作为标准区域7；然后对标准区域7进行图像显示；根据显示的图像对相机位置和姿态进行调整，当相机显示的图像与标准区域7重合时，即可认为，相机已达到标准状态。

在相机达到标准状态下，对眼镜进行图像采集，得到分辨率为2240×3968大小的初始图像。

如图2所示是在测量过程中的图像处理过程，处理后得到前倾角8。使用matlab对初始图像进行预处理，对初始图像进行全局的像素检测，对每一个像素点的RGB值进行检测，将RGB值落入在特征物蓝色RGB值范围内(即：17＜R＜25、25＜G＜50、17＜B＜25)的像素点的像素值设置为0，将RGB值未落入特征物蓝色RGB值范围内的像素点的像素值设置为255，完成图像的二值转换。

然后对二值变换后的图像中的标记处进行裁剪。在处理后的图像上进行眼镜镜框位置区域的裁剪，获得包括蓝色特征物标记在内的分辨率为450×300大小的图像。

在该分辨率为450×300大小的图像上进行像素值的扫描，把所有扫描到的像素值为0的像素点的坐标(x_i，y_i)进行记录。假设获得了200个像素值为0的像素点坐标值。

利用最小二乘法对200个像素值为0的像素点坐标值(x_i，y_i)，得到线性方程：

f(x)＝kx+d (I)

式中：k和d为待定系数，

把像素值为0的点的坐标(x_i，y_i)代入下式：

式中：y_i为点(x_i，y_i)的y轴坐标，r_i为线性方程与y_i相减得到的直线方程，计算F值最小时的k值。

将200个点的坐标值(x_i，y_i)分别代入后计算得到k值为-4.2。那么该眼镜镜框前倾角8通过下式计算：

将k值为-4.2代入公式得到，前倾角8的角度值为13.19。

综上所述，本实施例中的眼镜镜框前倾角的测量方法，与传统的像测量方法相比较，从数字化方向出发，对眼镜镜框的前倾角进行测量。利用图像采集器采集到包括颜色特征物的图像，通过对图像的颜色特征物提取，之后进行二值变换得到二值图像；然后对颜色特征物标记处的像素点左边提取；最后通过线性拟合来获得眼镜镜框的前倾角的角度。由于图像包含了大量的信息，图像处理获得前倾角的信息是一种有效的方法。通过标记物在图像中的位置和颜色特征进行检测计算，是一种有效的计算机处理方法。

不仅如此，该测量方法在眼镜固定的状态下，能够把三维空间的眼镜镜框进行降维得到二维镜框图像。此方法通过图像的采集处理就可以直接获得前倾角值，提高了眼镜镜框前倾角测量的效率，从而为眼镜镜框前倾角的设计提供一种简便、精确地测量方法。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种眼镜镜框前倾角的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别将眼镜与图像采集器按照一定的间隔固定在预定位置上；

对所述眼镜的目标位置处做特征物标记；

利用所述图像采集器对所述眼镜进行图像采集，得到初始图像；

对所述初始图像中的特征物标记进行检测并提取，得到目标区域，然后对得到所述目标区域进行二值变换，获得只含有标记的二值图像；

从所述二值图像得到所述标记的坐标，对所述坐标进行线性拟合，得到线性方程；

计算所述线性方程与垂线的夹角值，所述夹角值为所述眼镜的镜框前倾角。

2.根据权利要求1所述的眼镜镜框前倾角的测量方法，其特征在于：

其中，所述特征物标记为颜色标记，所述颜色标记选用的颜色与背景颜色的色相对比为≥120°。

3.根据权利要求2所述的眼镜镜框前倾角的测量方法，其特征在于：

其中，所述颜色标记选用的颜色的RGB值R、G、B的范围为R₁-R₂、G₁-G₂、B₁-B₂，

所述二值图像的获得步骤为：

检测所述初始图像中全部的像素点的RGB值，

满足RGB值R、G、B为R₁＜R＜R₂、G₁＜G＜G₂、B₁＜B＜B₂的像素点的像素值设置为0，

不满足RGB值R、G、B为R₁＜R＜R₂、G₁＜G＜G₂、B₁＜B＜B₂的像素点的像素值设置为255，

得到只含有标记的二值图像。

4.根据权利要求3所述的眼镜镜框前倾角的测量方法，其特征在于：

其中，对所述图像中像素值为0的点的坐标根据最小二乘法进行线性拟合，得到所述线性方程。

5.根据权利要求4所述的眼镜镜框前倾角的测量方法，其特征在于：

其中，所述线性方程为：

f(x)＝kx+d (1)

式中：k和d为待定系数，

把像素值为0的点的坐标(x_i，y_i)代入下式：

式中：y_i为点(x_i，y_i)的y轴坐标，r_i为线性方程与y_i相减得到的直线方程，

计算F值最小时的k值，所述镜框前倾角θ通过下式计算：