CN111552097A - 眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质，通过圆偏光层以及变换光学层，对眼镜使用者眼部及眼部周围的脸部区域的反射光线进行偏振光过滤以及相位补偿改变反射光线的传播方向，达到了无需化妆或者美容手术即可实现包括：扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹、去眼袋等美颜效果。解决如何实现不通过整容手术而达到可逆性方便快捷且安全的眼部美颜效果的问题。

Description

眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本申请涉及光学成像领域，尤其涉及一种眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

随着人们物质生活水平的不断提高，人们对个人形象也越来越注重，有的人喜欢通过化妆美颜，很多女性会花费大量的时间精力用于化妆，其中，对于眼部的修饰也极为重视，有的人为了一劳永逸选择到美容院进行整容整形比如扩眼或割双眼皮，更普遍的是在朋友圈或者微博发照片之前要进行美颜修图。

目前的眼部美颜主要是通过化妆，或者戴美瞳片，或者整形手术来实现美颜效果。但是化妆、卸妆的过程不仅要花费大量的时间，很多化妆品对人体也具有不同程度的危害，长时间佩戴美瞳片也容易引起眼睛不适，甚至造成视力下降等问题，而整容手术更是具有不可逆性，风险也高。

因此，现有技术存在难以实现快捷、简便且安全的眼部美颜效果的问题。

发明内容

本申请提供一种眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质，以解决如何实现不通过整容手术而达到可逆性方便快捷且安全的眼部美颜效果的问题。

第一方面，本申请提供一种眼镜，包括透明基体、第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述第二表面设置于所述透明基体的两侧；

所述第一表面附着圆偏光层，所述第二表面附着变换光学层，所述变换光学层为超表面，所述超表面由亚波长基本结构单元组成；

其中，所述圆偏光层用于对目标眼部区域反射的光线进行圆偏振，以得到圆偏振光线，并且，所述圆偏光层未对所述目标眼部区域入射的光线进行圆偏振；所述变换光学层用于对所述圆偏振光线只在第一方向上进行相位补偿。

在一种可能的设计中，所述圆偏光层通过线偏振结构和四分之一玻片结构对所述目标眼部区域反射的光线进行偏振，所述线偏振结构附着在所述四分之一玻片结构上，所述四分之一玻片结构附着在所述第一表面上，所述变换光学层通过几何体排列结构对所述圆偏振光线进行相位补偿。

可选的，所述几何体排列结构为柱体排列结构。

在一种可能的设计中，所述柱体排列结构包括按照预设规则进行排布的多个柱形，所述柱形在所述透明基体上的投影为第一投影图形，所述第一投影图形的几何特征包括交叉设置的长轴和短轴，所述长轴的长度大于所述短轴的长度。

可选的，所述长轴与所述短轴垂直设置。

在一种可能的设计中，所述透明基体为曲面体，所述柱形垂直设置于所述透明基体上的切平面，所述切平面经过第一位置，所述第一位置为所述柱形与所述透明基体的连接位置。

可选的，所述柱体排列结构包括多个排列子结构，每个所述排列子结构中第一类柱形具备不同的高度。

可选的，所述第一投影图形关于所述长轴对称，和/或，所述第一投影图形关于所述短轴对称。

在一种可能的设计中，所述第一投影图形为多边形或椭圆。

可选的，当所述第一投影图形为多边形时，所述多边形的边数为偶数。

进一步可选的，所述多边形为矩形。

在一种可能的设计中，所述透明基体的材料为弹性材料，所述透明基体在自然状态下卷曲成圆筒状，所述透明基体在使用时展开，利用卷曲应力夹在脸颊两侧，以固定所述眼镜。

第二方面，本申请提供一种眼部成像方法，其特征在于，应用于第一方面所提供的任意一种可能的眼镜，所述方法，包括：

获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线；

利用变换光学层改变所述入射光线的传播路径，以生成变换光学层的出射光线，所述出射光线用于成像所述目标眼部区域对应的眼部区域图像。

在一种可能的设计中，所述变换光学层的不同区域具备不同的表面结构特征；对应的，所述利用变换光学层对所述入射光线进行相位补偿，包括：

利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿。

在一种可能的设计中，在所述利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿之前，还包括：

利用特征提取模型提取所述目标眼部区域的眼部特征；

根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布；

根据所述补偿相位分布确定所述变换光学层各个区域的表面结构特征。

可选的，所述相位补偿模型为几何光学模型，所述利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿，包括：

确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离；

根据所述第一距离以及第二距离确定所述第一区域对应的第一相位补偿角，以使所述变换光学层利用第一相位补偿角对所述第一区域的入射光线进行相位补偿，所述第二距离为所述第一区域与目标成像位置之间的距离。

可选的，所述确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离之前，还包括：

根据所述眼部特征，确定眼睛的位置；

利用椭圆形等相位面算法，根据所述眼睛的位置，确定所述第一区域。

第三方面，本申请提供一种眼部成像装置，包括：

获取模块，用于获取目标眼部区域的反射光线；

特征提取模块，用于利用特征提取模型，根据所述反射光线，提取所述目标眼部区域的眼部特征；

相位补偿模块，用于根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布；

表面结构模块，用于根据所述补偿相位分布确定变换光学层各个区域的表面结构特征。

在一种可能的设计中，所述相位补偿模块用于根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布，包括：

所述相位补偿模块，用于确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离；

所述相位补偿模块，还用于根据所述第一距离以及第二距离确定所述第一区域对应的第一相位补偿角，以使所述变换光学层利用第一相位补偿角对所述第一区域的入射光线进行相位补偿，所述第二距离为所述第一区域与目标成像位置之间的距离。

可选的，所述相位补偿模块，用于确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离之前，还包括：

所述相位补偿模块，用于根据所述眼部特征，确定眼睛的位置；

所述相位补偿模块，还用于利用椭圆形等相位面算法，根据所述眼睛的位置，确定所述第一区域。

第四方面，本申请提供一种电子设备，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第二方面所提供的任意一种可能的眼部成像方法。

第五个方面，本申请提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第二方面所提供的任意一种可能的眼部成像方法。

本申请提供了一种眼镜、眼部成像方法、装置、电子设备和存储介质，通过圆偏光层以及变换光学层，对眼镜使用者眼部及眼部周围的脸部区域的反射光线进行偏振光过滤以及相位补偿改变反射光线的传播方向，达到了无需化妆或者美容手术即可实现包括：扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹、去眼袋等美颜效果。解决如何实现不通过整容手术而达到可逆性方便快捷且安全的眼部美颜效果的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的一种眼镜镜片的结构示意图；

图2为本申请提供的一种变换光学层基本结构单元示意图；

图3a-3e为本申请提供的变换光学层基本结构单元的几何体投影图形示意图；

图4a-4b为本申请提供的一种变换光学层多个基本结构单元倾斜设置的示意图；

图5为本申请提供的几何体结构旋转角与光的相位和振幅的关系示意图；

图6为本申请提供的周期性光栅结构示意图；

图7为本申请提供的光正向经过周期性光栅结构的效果示意图；

图8为本申请提供的光反向入射周期性光栅结构的效果示意图；

图9为本申请提供的一种曲面透明基体上变换光学层的不同几何体排列分布侧视示意图；

图10为本申请第一实施例提供的一种变换光学层的不同几何体排列分布示意图；

图11a-11b为本申请第一实施例提供的眼部美颜效果对比示意图；

图12a-12c为本申请第二实施例提供的眼镜的结构示意图；

图13为本申请第三实施例提供的一种眼部成像方法的流程示意图；

图14为本申请第三实施例提供的另一种裸眼美颜的方法的流程示意图；

图15为本申请第三实施例提供的几何光学模型中光线传播路径示意图；

图16a-16c为本申请第三实施例提供的几何光学模型实现相位补偿的效果示意图；

图17为本申请提供的一种眼部成像装置的结构示意图；

图18为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，包括但不限于对多个实施例的组合，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本申请实施例中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

为了更好地理解本申请的内容，下面对本申请所用到的重要术语进行介绍：

超材料（Metamaterial）,指的是一类具有特殊性质的人造材料，这些材料是自然界没有的。它们拥有一些特别的性质，比如让光、电磁波改变它们的通常性质，而这样的效果是传统材料无法实现的。超材料的成分上没有什么特别之处，它们的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小。其中的微结构，大小尺度小于它作用的波长，因此得以对波施加影响。超材料具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超常物理性质主要由新奇的人工结构决定；新奇的人工结构包括单元结构（人工原子和人工分子）和单元结构集合而成的复合结构两个层次。

超表面：又被称为二维超材料，通常是由亚波长尺度的基本结构单元组成，具有调控电磁波振幅、相位、偏振态的能力。超表面技术为设计超薄光学器件提供了新的方案，其中包括最基本的光学器件，透镜。

亚波长结构：尺寸很微小的结构。单一微小结构的尺寸小于波长的级别，称之亚波长。

变换光学（Transformation optics)：应用超材料或其它具有光学特性的合成材料从坐标变换推导而产生空间变化，可直接选定电磁辐射的带宽，这样，可以构建新的复合器件。利用变换光学，很多普通的光学器件可显著提高其效能。

图1为本申请第一实施例提供的一种眼镜结构示意图。如图1所示，本实施例的眼镜包括透明镜片10以及其它附属的用于固定镜片10的结构，透明镜片由透明基体11、位于透明基体11一侧的圆偏光层12以及位于透明基体11另一侧的相位补偿层13即变换光学层组成，圆偏光层12是由线偏振结构121和四分之一玻片结构122组成的，线偏振结构121附着在四分之一玻片结构122上，四分之一玻片结构122附着在透明基体11上。透明基体11为透明材质，其构成材料包括但不限于：玻璃、塑料、透明弹性材料等，或者是多种透明材料的组合，所谓透明材料的组合，例如透明基体11的不同区域由不同的材料构成，或者是透明基体11的内外侧由不同的材料构成以便于圆偏光层12和相位补偿层13附着在不同材料上，实现不同的功能。

圆偏光层12通过线偏振结构121和四分之一玻片结构122对所述目标眼部区域反射的光线进行偏振。具体来说，线偏振结构121先将灯光或者自然光过滤成线偏振光，线偏振光再经过四分之一玻片结构122后就得到了圆偏振光，由于自然光是各个方向都具有振幅的叠加光线，而圆偏振光的偏振方向随着时间的变化而变化，振幅不变，这就使得圆偏光既保留了自然光各个方向都有振幅的特性，又实现了偏振，即在同一时刻只有一个偏振方向的特性，这样就使得利用特定结构实现光的相位补偿更加容易实现，即为相位补偿层13实现相位补偿做了预处理。

变换光学层用于对所述圆偏振光线进行相位补偿。具体来说，相位补偿层13即变换光学层可以使得圆偏振光实现特定传播方向的偏转即光的相位得到指定的增益或衰减，也称为光的相位补偿。通过相位补偿层13不同位置区域对目标眼部区域反射的光线进行不同的相位补偿，就可以使得相位补偿层13的出射光线传播方向发生偏转，从而使得观察者看到眼镜使用者的眼部区域实现了包括：扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹、去眼袋等的美颜效果。

在本实施例中，相位补偿层13即变换光学层为超表面，所述超表面由亚波长基本结构单元组成。由于超表面是由多个细小的几何体结构排列而成的，即亚波长结构组成的，并且亚波长结构的基本结构单元的尺寸在纳米级，从而可以形成纳米级范围内的光栅结构。与处于微米级范围的液晶结构不同，纳米级的光栅结构在对光线进行相位补偿时，可以实现使得出射光线只能够在一个方向即第一方向上。而微米级范围的液晶结构在对光线进行相位补偿时，可能会得到多个衍射级，即出射光线会分散到多个方向上。举例来说，一束光线以0度方向入射，当这束光线经过纳米级范围的光栅结构时，其出射光线只能在30度的方向上；但是当这束光线经过微米级范围的液晶结构时，就会在30度，60度，90度，120度等多个方向形成出射光线。因此为了使得本申请所提供的眼镜能够准确清晰地实现上述眼部美颜的各种效果，需要相位补偿层13采用超表面的形式，以避免液晶在相位补偿后得到多个方向的出射光线，而使得眼部成像出现重影，从而无法达到本申请所设计的眼部美颜效果。

本实施例提供的眼镜，通过圆偏光层以及变换光学层，对眼镜使用者眼部及眼部周围的脸部区域的反射光线进行偏振光过滤以及相位补偿改变反射光线的传播方向，达到了无需化妆或者美容手术即可实现扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹、去眼袋等的美颜效果，解决了现有技术无法快速，便捷且安全地实现眼部美颜的技术问题。

需要说明的是，变换光学层可以根据材料的光学特性，包括但不限于透光率、折射率等物理特性来达到改变自然光或者灯光的相位和/或振幅的效果，也可以利用如超材料的微小表面结构来实现改变光的相位和/或振幅的效果。

为了便于理解，下面结合附图来具体说明变换光学层的工作原理。

图2为本申请提供的一种变换光学层基本结构单元示意图。如图2所示，透明基体11可以理解为图1所示的眼镜镜片的透明基体上的一个微小单元，为了更形象理解，可以将此微小单元理解成边长为P的正方形，几何体22连接在透明基体11上。

需要说明的是，几何体22不限于图2所示的四棱柱，也可以是其它的几何体，包括：棱柱体、圆柱体、圆椎体、棱锥体、棱台、圆台以及椭圆台等，或者是上述规则形几何形状的组合体，例如下半部分是椭圆柱，上半部分是椭圆台。几何体22可以根据实际情况选择具体的几何形状，但是几何体22在透明基体11上的投影图形必须满足以下几何特性：连接投影图形外轮廓线上的任意两个点，所得到的线段称为投影图像的轴，则投影图形所有的轴中必须至少存在一条长度最长的轴称为长轴，以及至少一条长度最短的轴称为短轴，所有轴的长度不能都相同，即投影图形不能是一个圆形，并且长轴与短轴不平行。长短轴的存在作用是使得光线在几何体22中传播时所经过的路线长度不同，造成光线的相位和/或振幅存在差异，这就使得光线的相位和/或振幅得到不同程度的补偿修正，从而实现扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹等美颜效果。因此根据光经过微小柱形所花费的时间来划分，长轴也可以称为慢轴，短轴也可以称为快轴。所以只要在几何体22在透明基体11上的投影具备长轴和短轴的差异，就可以实现改变光线的相位和/或振幅的作用。当然可以理解的，通过改变几何体22的材料，从而改变折射率或者透光率也能够起到改变相位或者振幅的作用。

优选的，为了充分发挥长轴与短轴对光线相位的不同影响作用，长轴与短轴设置为相互垂直的状态，即正交状态。进一步优选的，由于对称结构对于对称方向入射的光线能够起到等效的相位补偿作用，可以将长轴单独设置为几何体22的对称轴，也可以将短轴单独设置为几何体22的对称轴，还可以将长轴与短轴都设置成几何体22的对称轴。由几何学知识可知，当长轴和短轴互相垂直且长轴与短轴都未对称轴时，长轴与短轴的交点为投影图形的对称中心。根据上述特点，可以知道当几何体22为棱柱时，棱柱的投影图形的边数应该为偶数，才能实现长轴与短轴正交且同时为对称轴的特点。为了便于理解，下面利用附图来给出不同投影图形的样例。

图3a-3e为本申请提供的变换光学层基本结构单元的几何体投影图形示意图。图3a的投影图形为五边形，图3b的投影图形为六边形，图3c投影图形为矩形，图3d投影图形为椭圆，图3e投影图形的一半为椭圆与另一半为多边形。可以理解的是几何体22的投影图形不局限于图3a-3e所示的几何形状，只要满足上述的具备长轴与短轴的几何特性即可。

需要说明的是，几何体的第一投影图形为多边形，且多变形的边数为奇数时，如图3a和图3e所示的投影图形关于短轴不对称即棱柱的投影图形的边数为奇数时，则短轴的两侧入射的光线会产生不同的相位补偿，此非对称性可以使得别人从不同角度观察眼镜使用者时看到不同的美颜效果，使得眼镜的使用更加多样化，提高使用者的使用体验的多变性。例如，当眼镜使用者佩戴眼镜，面对电脑屏幕，并开启了电脑屏幕上的摄像头进行视频会议，同时使用者身边也有其他的参会人员时，由于屏幕的光线相当于一个定向的面光源，这时屏幕方向的摄像头中得到的眼镜使用者美颜后的眼部区域与坐在使用者身边的人看到的眼部区域就需要费对称的相位补偿才能达到所看到的美颜效果相同。再例如，为了眼镜使用者在用手机从不同角度自拍时，得到不同的美颜效果，以此来得到快速切换多种效果，给眼镜使用者带来了更多的娱乐性，提高并丰富了用户的使用体验。

相对的，为了使得某个美颜效果例如扩眼在各个方向上观察都能够得保持相同的效果，可以选择图3b、图3c、图3d这样的对称图形所对应的几何体，能够充分利用对称性实现更高效，更简便的相位补偿控制，其制造难度也较非对称结构要低。例如图3a的五边形，由于短轴两侧是非对称结构，这样就不能保证在短轴两侧入射的光线能得到相同的相位补偿，而图3c所示的对称结构则不存在这个问题。当然可以理解的是，对于非对称几何体，也可以采取多个几何体互补，形成对称排列的形式来达到对称几何体的相同相位补偿的效果。

此外，几何体22可以垂直设置于透明基体11上，也可以倾斜设置于透明基体11上，垂直设置可以节省几何体22所占据的空间，以便于增加几何体22的排布密度。

而为了使得变换光学层实现更多的光学变换效果，和/或，实现多种光学变换效果的组合，倾斜设置可以使得多个几何体22通过不同空间排布产生更加复杂多变的空间光栅结构。

图4a-4b为本申请提供的一种变换光学层多个基本结构单元倾斜设置的示意图。如图4a、图4b所示，透明基体11为眼镜透明基体上的某个小区域的示意图，基本结构单元131-133相对于透明基体11是倾斜的，并且基本结构单元131-133交错布置，可以在不同的位置和/或不同的高度上形成光栅间隔变化，以此形成了复杂多变的空间光栅结构，从而实现更加灵活的光线变换组合，或者得到更多的光学变换效果。例如实现在扩眼的同时添加双眼皮效果，或者是在扩眼的同时添加眼球明暗修饰的美颜效果。

具体的，为了便于理解，几何体22的光学原理，下面对经过圆偏光层12滤波之后得 到的圆偏振光在相位补偿层13的几何体22中如何进行相位补偿进行介绍。根据光的几何相 位（也称巴里相位）的相关原理，当几何体22与透明基体11存在扭转角度时，即可以理解为 几何体22绕高所在轴线旋转一定角度

即如图3c所示的结构旋转角，此时，入射的圆偏振 光经过几何体22后，出射光的圆偏振方向的相位角为

，而圆偏振光在几何体22中传递 时，振幅基本保持不变。当几何体22的旋转角

从0°旋转至180°，就可以实现圆偏振光的 360°相位的完全控制。由于相位对应着光的传播方向，则控制相位就相当于控制了传播方 向。

图5为本申请提供的几何体结构旋转角与光的相位和振幅的关系示意图。如图5所 示，结构旋转角就是几何体22绕高所在轴的旋转角度

，出射光的相位与旋转角度呈线性 关系，而透过率基本保持不变，可以理解的是透过滤即为透光率，其与材料有关，不同的材 料其透光率不同。

根据图5所示的旋转角与相位的关系，就可以在眼镜的镜片透明基体11上在相位补偿层13和圆偏光层12中设置多个具有不同旋转角的几何体22，并按照计算好的相位分布进行排列，实现对光相位与振幅的变换，达到过滤圆偏振光和对圆偏振光进行相位补偿的效果。

为了便于理解，下面以一小段具有不同旋转角的基本结构单元所组成的周期性光栅结构为例，结合图6-8进一步进行说明介绍。

图6为本申请提供的周期性光栅结构示意图。如图6所示，为了便于说明将基本结构单元进行了线性排列，可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况选择基本结构单元的排列方式，在不同的区域，不同的位置设置不同的旋转角的基本结构单元，实现不同的美颜效果。

图7为本申请提供的光正向经过周期性光栅结构的效果示意图。如图7所示，在本申请中，把左侧定义为人的眼部区域所在的位置，则左侧传入的光为眼部区域的反射光线经过圆偏光层12滤波后的圆偏振光线。当圆偏振光线经过透明基体11从左侧传入周期性光栅结构时，左旋的圆偏振光变成右旋的圆偏振光，其传播方向也发生了改变，与原来水平向右的传播方向偏转了一定的角度。可以理解的是周期性光栅的入射光线不一定就是左旋光，这里只是为了说明工作原理而举的例子，本领域技术人员可以根据实际情况决定在某个区域圆偏光层12过滤出的圆偏振光的旋转方向以及旋转角度。

对于眼镜来说，还具有一个特性是眼镜的使用者在透过眼镜观察外界时，使用者所接收到的光线不能发生过大的偏转，使得使用者观察外界感觉到失真，影响使用体验。而解决此问题，可以利用周期性光栅的正反面对光线的相位补偿的非对称性来实现。为了更形象展示上述非对称性，下面结合图8来进行说明。

图8为本申请提供的光反向入射周期性光栅结构的效果示意图。如图8所示，自然光或者灯光从右侧入射，而人眼部区域位于光栅的左侧，从光波的传播方向上看出，由于周期光栅的特性，使得从右侧射入的光线其相位变化正好与原相位相差2π的整数倍，这样就使得光线的传播方向保持不变，使得眼镜的使用者，在透过眼镜观察外界时不会发生所看到的物体失真的问题。

还需要说明的是，由于眼镜镜片的透明基体11也可以是曲面结构即镜片的透明基体为曲面体，因此图2所示的基本结构单元的透明基体11可以理解为在图1所示的眼镜镜片的透明基体11曲面上某个位置处的切平面。即柱形几何体垂直设置于透明基体的切平面上，切平面经过透明基体的某个位置，这个位置为柱形几何体与透明基体的连接位置。

图9为本申请提供的一种曲面透明基体上变换光学层的不同几何体排列分布侧视示意图。如图9所示，透明基体11为一个曲面体，图示为从侧面观察曲面体的侧视图，相位补偿层13可以是由一种或多种几何体结合的而成的排列结构，单个的几何体可以是垂直于曲面体的切平面上的，也可以是倾斜设置的，并且如图9所示，每个几何体的高度也可以是不同的，从而实现在不同的高度上组成多层次的空间光栅结构，已达到多种眼部美颜效果（如扩眼、双眼皮、去眼袋等）的组合实现。

图10为本申请第一实施例提供的一种变换光学层的不同几何体排列分布示意图。如图10所示，在眉毛区域，设置不同几何尺寸的四棱柱几何体，按照预先计算好的相位补偿分布对四棱柱进行排列，从而达到修眉的美颜效果。同理在眼睛对应的区域设置不同几何尺寸的椭圆柱，也按照预先计算好的相位补偿分布对椭圆柱进行排列，达到扩眼、双眼皮等其它眼部美颜效果。

图11a-11b为本申请第一实施例提供的眼部美颜效果对比示意图。图11a为用户在佩戴眼镜前的状态，此时用户眼部较小，眉毛较为稀疏暗淡，单眼皮。图11b为用户配合眼镜后，达到了扩眼，增加双眼皮，眉毛修补浓密清晰的眼部美颜效果。

需要说明的是，在一种可能的设计中，不同的几何体在不同的位置设置成不同的高度，这样就可以实现空间立体光栅效果，以实现多种眼部美颜效果的组合。例如为了同时实现扩眼和去眼袋的美颜效果，由于扩眼后眼睛会占据部分原先眼袋位置的成像位置，此时可以通过改变几何体的高度，从而实现在上层构成扩眼需要的光栅排列结构，而下层实现去眼袋所对应的光栅排列结构。

本实施例提供的眼镜，通过圆偏光层以及变换光学层在不同的眼部区域设置多个不同的几何体，并按照偏振光过滤以及相位补偿的分布进行对应的排列，形成对应多个美颜效果的空间周期光栅结构，从而实现了对眼镜使用者眼部及眼部周围的脸部区域的反射光线进行偏振光过滤以及相位补偿改变反射光线的传播方向，达到了无需化妆或者美容手术即可实现扩眼、修眉、双眼皮、去鱼尾纹、去眼袋等的美颜效果，解决了现有技术无法快速，便捷且安全第实现眼部美颜的技术问题。

图12a-12c为本申请第二实施例提供的眼镜的结构示意图。在本实施例中，如图12c所示，眼镜只有透明镜片而没有镜架或者其它的支撑或佩戴结构，眼镜在自然状态下卷曲成圆柱筒状，如图12a所示，用户在使用的时候可以将其展开，眼镜半展开的状态如图12b所示，眼镜完全展开的状态如图12c所示。用户只需要将其展开贴合到眼部区域，松开手后眼镜就可以根据自身卷曲应力的趋势夹紧在眼部区域，从而实现将眼镜佩戴起来。这样的结构设计可以使得用户佩戴方式简便，并且在摘下眼镜后，眼镜自然卷曲成圆筒状，方便携带，并且可以减小收纳空间。镜片的显微结构如图1所示的第一实施例所述，在此不再赘述。

需要说明的是，上述眼镜的镜片，是以透明材料做成基体，基体的形状可以根据不同的外形需要设计成不同的形状，本申请不对眼镜的具体形式及其加工工艺进行限定，本领域技术人员可以根据具体的应用设计需求实现眼镜的形状。透明材料包括塑料、玻璃、凝胶等可以实现透光的材料。

另一方面，附着于透明基体的变换光学层，这层变换光学层的结构具有使得光波通过后叠加特殊的相位，并在不同的眼镜区域具有不同的相位分布，可选的结构包含但不限于超表面、波导等。

此外，还可以根据用户定制的眼镜外形以及美颜效果来选择镜片形状以及变换光学层的实现结构和组成材料。

通过上面的介绍说明，可以发现光学变换层的表面结构特征依赖于预先设计或计算好的眼部相位补偿分布。下面结合具体实施例来说明如何应用眼镜来实现眼部成像方法，从而实现眼部美颜的效果，以及如何获取眼部相位补偿分布情况进行详细介绍。

本申请第三实施例，将介绍一种眼部成像方法，应用与上述第一和第二实施例所述的眼镜。

图13为本申请第三实施例提供的一种眼部成像方法的流程示意图，如图13所示，该方法包括：

S1101、获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线。

在本步骤中，自然光或者是灯光穿过透明基体照射到用户的脸部，光线到达脸部后进行漫反射，漫反射光线就作为眼镜透明基体在脸部这一侧即入射表面的入射光线。获取入射光线的方法有很多，包括：利用光传感器来检测入射光线的相位，振幅等，或者是通过几何结构对入射光线进行接收，例如通过透光材料对光线进行折射。本实施例不对获取入射光线的方法进行限定。

S1102、利用变换光学层改变入射光线的传播路径。

在本步骤中，利用变换光学层改变入射光线的传播路径，以生成变换光学层的出射光线，出射光线用于成像目标眼部区域对应的眼部区域图像。

此步骤的介绍见图1所示的眼镜的相关内容，在此不再赘述。

需要说明的是，变换光学层的相位补偿分布，可以通过几何光学技术进行计算而得到，或者通过电磁场技术通过传感器获取入射光线的电磁场的相位和振幅等性质，通过信号转换技术而得到补偿分布的情况。

由于光是一种特殊的物质，同时具有波粒二象性，光传播的本质也可以看成是变换的磁场和电场在空间中传播，所以对于变换光学层的相位补偿分布可以根据光学方式或者电磁场的方式，利用不同的预设算法而得到，本实施例不对具体的计算方法进行限定。

本实施例提供了一种眼部成像方法，首先获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线,然后利用变换光学层对入射光线进行相位补偿，以生成眼镜的出射光线用于成像目标眼部区域对应的眼部区域图像。达到了通过佩戴眼镜，无需化妆或者整形手术便可以观察到眼部区域颜值提升的技术效果。

图14为本申请第三实施例提供的另一种裸眼美颜的方法的流程示意图。如图14所示，该方法包括：

S1201、获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线。

本步骤的介绍及解释与S1101类似，在此不再赘述。

S1202、利用特征提取模型提取目标眼部区域的眼部特征。

在本步骤中，用眼部成像设备通过上一步中获得的入射光线得到目标眼部区域的图像，然后对目标眼部区域的图像进行特征提取，得到例如眉毛尺寸、眼睛大小、两眼间隔、眼袋区域、黑眼圈区域等特征数据，即眼部特征。

S1203、根据相位补偿模型以及眼部特征，确定补偿相位分布。

将眼部特征作为补偿模型的输入，运用补偿模型计算出要达到预设的美颜效果，比如扩眼效果，需要对哪个区域的入射光线的相位和/或振幅进行补偿，或者是需要改变多少折射率，从而在特定眼部区域达到偏转入射光线的目的。补偿模型是根据预设的美颜效果，利用光学或者电磁学原理，建立的特定算法。

S1204、根据补偿相位分布确定变换光学层各个区域的表面结构特征。

由于变换光学层是由特殊的表面微结构来改变光线的折射率或者光波的相位和振幅的，因此对于不同的眼部区域，需根据不同的美颜需求来进行补偿，即补偿相位分布情况会不一样，因此根据补偿相位分布的情况，就可以确定变换光学层各个区域的补偿参数与表面结构的关系，即可以根据预设的算法得到表面结构分布情况。

S1205、利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿。

在本步骤中，对入射光线进行相位补偿以改变不同出射光线的传播路径，出射光线用于成像所述目标眼部区域对应的眼部区域图像。

当S203中的补偿模型为几何光学模型时，计算相位补偿的方式如下：

图15为本申请第三实施例提供的几何光学模型中光线传播路径示意图。如图15所示，为了使得原理更容易理解，图15中的待美颜眼部区域代表人脸眼部区域的一个微小区域（即第一区域），同理镜片也是代表眼镜的一个微小区域，z为镜片与待美颜眼部区域的距离即第一距离，l ₀为待美颜眼部区域上某一点距此眼部微小区域中心的法向轴线的距离即第二距离，l为经过光学变换美颜后，该点在观察者眼中出现的位置距此眼部微小区域中心的法向轴线的距离，d为待美颜眼部区域距离外界观察者的眼睛的距离，右侧所示阴影区域为外界观察者眼睛的位置。光线1为没有眼镜时反射光线的传播路径，光线2为加上眼镜后，反射光线的传播路径。

为了使得将实际l ₀位置变换至l位置，如图15可知，在眼镜上的变换光学层需要提 供额外的波矢进而得以实现。波矢是一种表示波的矢量的方法。波矢是一个矢量，其大小表 示角波数k（即2π除以波长

），其方向表示波传播的方向。设x为光线2在镜片的入射点与人 脸微小区域中心的法向轴线的距离，

为光线2的入射角，

为光线2的折射角，则图中存 在公式（1）~（3）所表示的几何关系，公式（1）~（3）如下所示：

（1）

（2）

（3）

光线2在经过镜片前，在镜片的x位置，垂直于法向轴线方向的波矢分量

可以用公式 （4）表示，公式（4）如下所示：

（4）

其中，

为真空中的波矢, 波长为

。

光线2经过镜片的变换光学层后，垂直于法向轴线方向的波矢分量

可以用公式 （5）表示，公式（5）如下所示：

（5）

由于相位分布对于空间距离的导数表现为波矢分量的变化量，故在镜片的x位置垂直于法向轴线方向的波矢分量的变化量，可以用公式（6）表示，公式（6）如下所示：

（6）

其中，

为波矢分量的变化量，

为在x位置光线2的相位。

美颜后的位置l与l ₀成正比例关系，可以用公式（7）表示，公式（7）如下所示：

（7）

其中，

为与眼部的微小区域的位置相关的函数，当微小区域足够小时，其为一个与美 颜效果相关的常数，即整个眼部区域对应着参数

的分布数组。

联立（1）~（7），就可以得到在x位置光线2的相位

，如公式（8）所示：

（8）

需要说明的是，将镜片理解为一个二维的微小平面区域，x为此区域上点的横坐标。

进而根据公式8就可以得到镜片上变换光学层的相位分布信息，通过利用如超表面、波导等方式，进而得以加工与制造出对应的变换光学层。

图16a-16c为本申请第三实施例提供的几何光学模型实现相位补偿的效果示意图。如图所示，图16a表示没有佩戴眼镜前，用户眼部区域呈现在观察者眼中的形象，图16c为使用眼镜后，用户眼部区域呈现在观察者眼中的形象，16b为眼镜的变换光学层的相位分布情况，颜色越深代表相位越接近-180°，越浅代表相位越接近180°。从图16c中可以明显看出眼镜的扩眼效果；另一方面，眉毛的位置与线条与原始状态相比变得更加紧致有型，颜色也变得更深，与美化后的眼睛的搭配也显得更加美观，故眼镜也实现了修眉功能。此外，通过在眼镜上的变换光学层引入振幅调控，可使得眼球或者眼袋等局部位置显得“更明亮”，进而得以实现美瞳和去眼袋的眼部美颜效果。双眼皮可以视作眼睛上方一定距离处多了一条“黑线”，故双眼皮功能可以通过光学坐标变换方法，将双眼皮位置的上方与下方分别设置不同的相位梯度，从而将规则的光线电场分布分裂开，实现双眼皮的美颜效果。

需要说明的是，由于人的眼部区域近似为椭圆形，实际计算扩眼相位补偿的过程中，对于相位分布的设计也遵循了椭圆形区域设计而非圆形。也因为眼部美颜必须要以眼睛为设计核心，因此在确定第一距离之前，需要对眼睛在眼镜中所处的位置进行识别。在S1202得到了眼部特征后，可以从眼部特征中得到两只眼睛所在的位置，以及所占据的区域大小，进而利用上述的椭圆形等相位面的设计算法，确定特定的美颜效果所覆盖的区域即第一区域，例如扩眼效果是与眼睛位置强相关的，这样就直接把眼睛区域确定为第一区域，然后运用椭圆形等相位面进行覆盖，同理，对于眉毛的位置，眼袋的位置等区域也采取类似的方法进行处理。

本实施例提供的眼部成像方法，通过获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线，再用特征提取模型提取目标眼部区域的眼部特征，并根据相位补偿模型以及眼部特征，确定补偿相位分布，根据补偿相位分布确定变换光学层各个区域的表面结构特征，最终通过眼镜实现对眼部区域的漫反射光线进行折射，改变观察者看到的眼部区域的形象，实现扩眼、修眉、双眼皮、去眼袋等眼部美颜的效果。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图17为本申请提供的一种眼部成像装置的结构示意图。该眼部成像装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现。

如图17所示，本实施例提供的裸眼美颜的装置1500，包括：

获取模块1501，用于获取目标眼部区域的反射光线；

特征提取模块1502，用于利用特征提取模型，根据所述反射光线，提取所述目标眼部区域的眼部特征；

相位补偿模块1503，用于根据相位补偿模型以及眼部特征，确定补偿相位分布；

表面结构模块1504，用于根据补偿相位分布确定变换光学层各个区域的表面结构特征。

在一种可能的设计中，所述相位补偿模块1503，用于根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布，包括：

相位补偿模块1503，用于确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离；

所述相位补偿模块1503，还用于根据所述第一距离以及第二距离确定所述第一区域对应的第一相位补偿角，以使所述变换光学层利用第一相位补偿角对所述第一区域的入射光线进行相位补偿，所述第二距离为所述第一区域与目标成像位置之间的距离。

可选的，所述相位补偿模块1503，用于确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离之前，还包括：

所述相位补偿模块1503，用于根据所述眼部特征，确定眼睛的位置；

所述相位补偿模块1503，还用于利用椭圆形等相位面算法，根据所述眼睛的位置，确定所述第一区域。

值得说明的是，图17所示实施例提供的眼部成像装置，可以执行如图14所示的眼部成像方法中S1201-S1204所述的步骤，其具体实现原理、技术特征、专业名词解释以及技术效果类似，在此不再赘述。

图18为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。如图18所示，该电子设备1600可以包括：至少一个处理器1601和存储器1602。图18示出的是以一个处理器为例的电子设备。

存储器1602，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。

存储器1602可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。

处理器1601用于执行存储器1602存储的计算机执行指令，以实现以上各方法实施例所述的眼部成像方法。

其中，处理器1601可能是一个中央处理器（central processing unit，简称为CPU），或者是特定集成电路（application specific integrated circuit，简称为ASIC），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

可选地，存储器1602既可以是独立的，也可以跟处理器1601集成在一起。当所述存储器1602是独立于处理器1601之外的器件时，所述电子设备1600，还可以包括：

总线1603，用于连接所述处理器1601以及所述存储器1602。总线可以是工业标准体系结构（industry standard architecture，简称为ISA）总线、外部设备互连（peripheralcomponent， PCI）总线或扩展工业标准体系结构（extended industry standardarchitecture， EISA）总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器1602和处理器1601集成在一块芯片上实现，则存储器1602和处理器1601可以通过内部接口完成通信。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory ，ROM）、随机存取存储器（random accessmemory，RAM）、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述各实施例中的眼部成像方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种眼镜，其特征在于，包括透明基体、第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述第二表面设置于所述透明基体的两侧；

所述第一表面附着圆偏光层，所述第二表面附着变换光学层，所述变换光学层为超表面，所述超表面由亚波长基本结构单元组成；

其中，所述圆偏光层用于对目标眼部区域反射的光线进行圆偏振，以得到圆偏振光线，并且，所述圆偏光层未对所述目标眼部区域入射的光线进行圆偏振；所述变换光学层用于对所述圆偏振光线只在第一方向上进行相位补偿。

2.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述圆偏光层通过线偏振结构和四分之一玻片结构对所述目标眼部区域反射的光线进行偏振，所述线偏振结构附着在所述四分之一玻片结构上，所述四分之一玻片结构附着在所述第一表面上，所述变换光学层通过几何体排列结构对所述圆偏振光线进行相位补偿。

3.根据权利要求2所述的眼镜，其特征在于，所述几何体排列结构为柱体排列结构。

4.根据权利要求3所述的眼镜，其特征在于，所述柱体排列结构包括按照预设规则进行排布的多个柱形，所述柱形在所述透明基体上的投影为第一投影图形，所述第一投影图形的几何特征包括交叉设置的长轴和短轴，所述长轴的长度大于所述短轴的长度。

5.根据权利要求4所述的眼镜，其特征在于，所述长轴与所述短轴垂直设置。

6.根据权利要求3所述的眼镜，其特征在于，所述透明基体为曲面体，所述柱形垂直设置于所述透明基体上的切平面，所述切平面经过第一位置，所述第一位置为所述柱形与所述透明基体的连接位置。

7.根据权利要求3-6中任意一项所述的眼镜，其特征在于，所述柱体排列结构包括多个排列子结构，每个所述排列子结构中第一类柱形具备不同的高度。

8.根据权利要求4-6中任意一项所述的眼镜，其特征在于，所述第一投影图形关于所述长轴对称，和/或，所述第一投影图形关于所述短轴对称。

9.根据权利要求4所述的眼镜，其特征在于，所述第一投影图形为多边形或椭圆。

10.根据权利要求9所述的眼镜，其特征在于，当所述第一投影图形为多边形时，所述多边形的边数为偶数。

11.根据权利要求10所述的眼镜，其特征在于，所述多边形为矩形。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的眼镜，其特征在于，所述透明基体的材料为弹性材料，所述透明基体在自然状态下卷曲成圆筒状，所述透明基体在使用时展开，利用卷曲应力夹在脸颊两侧，以固定所述眼镜。

13.一种眼部成像方法，其特征在于，应用于如权利要求1-12中任意一项所述的眼镜，所述方法，包括：

获取目标眼部区域的反射光线作为透明镜片的入射表面的入射光线；

利用变换光学层改变所述入射光线的传播路径，以生成变换光学层的出射光线，所述出射光线用于成像所述目标眼部区域对应的眼部区域图像。

14.根据权利要求13所述的眼部成像方法，其特征在于，所述变换光学层的不同区域具备不同的表面结构特征；对应的，所述利用变换光学层改变所述入射光线的传播路径，以生成变换光学层的出射光线，包括：

利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿，以改变不同所述出射光线的传播路径。

15.根据权利要求14所述的眼部成像方法，其特征在于，在所述利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿之前，还包括：

利用特征提取模型提取所述目标眼部区域的眼部特征；

根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布；

根据所述补偿相位分布确定所述变换光学层各个区域的表面结构特征。

16.根据权利要求15所述的眼部成像方法，其特征在于，所述相位补偿模型为几何光学模型，所述利用所述变换光学层对所述目标眼部区域的不同位置区域所对应的入射光线进行不同的相位补偿，包括：

确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离；

根据所述第一距离以及第二距离确定所述第一区域对应的第一相位补偿角，以使所述变换光学层利用第一相位补偿角对所述第一区域的入射光线进行相位补偿，所述第二距离为所述第一区域与目标成像位置之间的距离。

17.根据权利要求16所述的眼部成像方法，其特征在于，所述确定所述目标眼部区域中第一区域距离所述眼镜的第一距离之前，还包括：

根据所述眼部特征，确定眼睛的位置；

利用椭圆形等相位面算法，根据所述眼睛的位置，确定所述第一区域。

18.一种眼部成像装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标眼部区域的反射光线；

特征提取模块，用于利用特征提取模型，根据所述反射光线，提取所述目标眼部区域的眼部特征；

相位补偿模块，用于根据相位补偿模型以及所述眼部特征，确定补偿相位分布；

表面结构模块，用于根据所述补偿相位分布确定变换光学层各个区域的表面结构特征。

19.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及，

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求13至17任一项所述的眼部成像方法。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求13至17任一项所述的眼部成像方法。

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