CN112788979A - 用于确定受试者的至少一个几何形态参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定视力矫正设备的方法，其中，执行以下步骤：a)确定所述受试者(P)的眼睛之一相对于参考水平表面的高度，b)将视觉目标放置在所述受试者(P)的头部(HP)前方的预定位置处，此预定位置是考虑到在步骤a)中确定的、所述受试者的眼睛之一相对于所述参考水平表面的所述高度而确定的，c)在所述受试者注视在步骤b)中放置在所述预定位置的所述视觉目标时，用图像捕获设备(50)捕获所述受试者(P)的头部(HP)的图像，d)从在步骤c)中捕获的所述图像中推导出所述至少一个几何形态参数。

Description

用于确定受试者的至少一个几何形态参数的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的受试者的至少一个几何形态参数的方法。

背景技术

许多文献描述了用于测量受试者的几何形态参数(比如瞳孔间距或配适高度)的装置和方法。

瞳孔间距是在受试者的瞳孔中心之间所测量的距离。配适高度是受试者的每个瞳孔的中心与放置在所选镜架中并被受试者配戴的镜片的底部边缘之间的竖直距离。

此几何形态参数取决于受试者的姿势和受试者的视觉任务。例如，在视远条件下受试者的瞳孔间距与在视近条件下受试者的瞳孔间距是不同的。

用于测量配适高度和瞳孔间距的现有技术是由眼保健专业人员使用标尺和笔或瞳孔计进行的手动过程。

然而，这些解决方案提供的结果似乎显示出一些可变性，这取决于实施这些解决方案的眼保健专业人员。

可替代地，存在电子装置。它们可以在桌子上(比如本申请人的M'eye'

解决方案)，也可以在柱上(比如本申请人的

解决方案)。

电子装置的使用消除了测量的手动部分，并总体上提高了过程的可重复性。然而，由于其余的手动步骤(夹具定位、瞳孔检测、方框标识……)或向受试者要求的复杂指令，可能依然存在一些可变性。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于确定至少一个几何形态参数的方法，该方法不论实施其的眼保健专业人员是谁都呈现出较不可变的结果。

根据本发明，通过提供一种用于确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的方法来实现上述目的，其中，执行以下步骤：

a)确定所述受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度，

b)将视觉放置在所述受试者的头部前方的预定位置处，此预定位置是考虑到在步骤a)中确定的、所述受试者的眼睛之一相对于所述参考水平表面的所述高度而确定的，

c)在所述受试者注视在步骤b)中放置在所述预定位置的所述视觉目标时，用图像捕获设备捕获所述受试者的头部的图像，

d)从在步骤c)中捕获的所述图像中推导出所述至少一个几何形态参数。

归功于根据本发明的方法，减少了需要执行的手动步骤和需要给予受试者的指令数量。

给予受试者的指令简单且易于遵循。

因此，该方法产生的测量误差较小。可重复性得到改善。

根据本发明的方法的其他有利和非限制性特征是：

-在步骤a)中，针对坐着或站立的受试者确定所述受试者的眼睛之一的所述高度；

-在步骤a)中，所述参考水平表面是以下各项之一：地板、椅子的座部、或桌子的顶部表面；

-在步骤a)中，基于将所述高度与所述受试者的总高度相联系的统计模型来估计所述高度；

-在步骤a)中，所述统计模型考虑了所述受试者的性别；

-在步骤a)中，所述统计模型考虑了所述受试者的年龄；

-在步骤b)中，所述预定位置使得所述视觉目标被定位成大致在所述受试者的眼睛之一相对于所述参考水平表面的所述高度；

-在步骤b)和步骤c)中，所述视觉目标是所述图像捕获设备的入射光瞳；

-在步骤b)和步骤c)中，所述视觉目标不同于所述图像捕获设备的入射光瞳，并且确定所述视觉目标与所述图像捕获设的所述入射光瞳的相对；

-在步骤d)中，所述视觉目标与所述图像捕获设备的相对位置被考虑以确定所述几何形态参数；

-在步骤d)中，所述受试者的眼睛之一的瞳孔与所述图像捕获设备的入射光瞳的相对位置被考虑以用于确定所述几何形态参数；

-在步骤d)中，确定在捕获所述图像时所述受试者的头部的整体横摆角和俯仰角，并且将其考虑以用于确定所述几何形态参数；

-执行附加的步骤以确定所述受试者的两只眼睛是否正在同时观看所述视觉目标，并且如果不是这种情况，则发出警报消息；以及

-所述受试者的所述至少一个几何形态参数包括以下各项之一：瞳孔间距、一半瞳孔间距、配适高度。

本发明还涉及一种用于根据前述方法来确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的系统，所述系统包括：

-用于确定所述受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度的单元，

-视觉目标，所述视觉目标适于放置在所述受试者的头部前方的预定位置处，此预定位置是考虑到由所述单元确定的、所述受试者的眼睛之一相对于所述参考水平表面的所述高度而确定的，

-图像捕获设备，所述图像捕获设备适于在所述受试者注视放置在所述预定位置的所述视觉目标时捕获所述受试者的头部的图像，

-计算单元，所述计算单元经编程以用于从此图像中推导出所述至少一个几何形态参数。

具体实施方式

以被视为非限制性示例的附图进行充实的以下描述将有助于理解本发明并明白其是如何实现的。

在附图中：

-图1是本发明方法的框图，

-图2是为了确定在根据本发明的方法中所使用的图像捕获设备的位置而执行的步骤的框图，

-图3是示出了针对男性和女性受试者的坐着时眼睛高度与受试者身高的函数关系的图表，

-图4是受试者总高度的示意图，

-图5是受试者坐着时眼睛高度的示意图，

-图6是根据本发明的系统的测量装置的示意性前视图，

-图7是图6的测量装置的示意性后视图，

-图8至图10示出了在实施根据本发明的方法期间受试者的眼睛与图像捕获设备的入射光瞳的不同相对位置。

在下文中，竖直方向与铅垂线的方向有关。水平方向与竖直方向正交。顶部和底部取向与此竖直方向有关。

根据本发明，用于确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的方法包括以下步骤：

a)确定受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度(图1的框100)，

b)将视觉目标放置在受试者的头部前方的预定位置处，此预定位置是考虑到受试者的眼睛相对于参考水平表面的所述高度而确定的(图1的框200)，

c)在受试者注视所述视觉目标时，用图像捕获设备捕获受试者的头部的图像(图1的框300)，

d)从此图像推导出至少一个几何形态参数(图1的框400)。

确定视力矫正设备意味着将适于受试者的视觉需求的眼科镜片放置在由受试者选择的镜架内。眼科镜片必须被切割并安装在镜架中，以便确保一旦将镜架放置在受试者的头部上后，眼科镜片将被适当地放置在受试者的眼睛前方，以便提供对这只眼睛的屈光缺陷的准确矫正。特别地，镜片在镜架中的安装取决于镜架的几何形状、受试者的头部的形态以及镜架与受试者头部的相对位置和取向。

归功于这种方法，可以客观地确定视觉目标的位置，而对操作者的技能的依赖则更少。基于在受试者盯着目标时所捕获的图像而实现的测量的可变性会降低。

步骤a)

在步骤a)中，确定受试者的右眼OR和左眼OL中的至少一只眼睛相对于参考水平表面的高度H1、H2。

受试者可以是站立的(图4)或坐着的(图5)。

受试者的眼睛OR、OL的高度H1、H2被定义为受试者的眼睛OR的瞳孔与参考水平表面之间的竖直距离(图4和图5)。优选地，当受试者以自然姿势直视其前方时确定此距离。这意味着受试者具有主注视方向。

受试者所采取的自然姿势优选是他不受任何限制地直视地平线时的姿势。这种自然姿势还被称为直立姿势并且与个体花费力气最小的位置相对应。

在这种自然姿势下，头部的法兰克福平面是水平的或接近于水平的。例如，法兰克福平面与水平面形成10度或更小的角度。

法兰克福平面被定义为经过眼眶的下缘(例如，被称为左眶点的点)和每个耳道或外耳道的上缘(被称为外耳门上缘中点的点)的平面。

通常，参考水平表面是根据本发明的系统的测量装置(以下描述)将坐落在其上的表面，或者是与系统将坐落在其上的表面平行的表面。优选地，参考水平表面可以是与椅子的座部平行的任何水平表面，其与椅子的座部的距离是已知的或可以确定的。

在实践中，它可以是任何参考水平表面。

如果受试者站立，则参考水平表面例如是受试者站立在其上的地板10(图4)。

如果受试者坐着，则参考水平表面例如是受试者就坐的椅子的座部20(图5)或靠近他的桌子的上表面，根据本发明的系统的测量装置可以放置在该桌子上，如下文所述。

由于在实施该方法期间使受试者坐着是容易且舒适的，因此特别关注受试者坐着时的情况。

例如，基于将眼睛相对于参考水平表面的所述高度H1、H2与受试者的总高度S(图4)相联系的统计模型来估计受试者的眼睛相对于参考水平表面的所述高度H1、H2。

受试者的总高度是从受试者的头部的顶部到地板测得的。这是他的身高。

例如，美国陆军人体测量学调查II(ANSURII)是世界上最大且最全面的人体尺寸数据集合之一，并且使得能够建立受试者总高度S与坐在椅子上时眼睛相对于椅子的座部20的平面的高度H2之间的关系。这些数据收集自2010年至2012年，并于2017年向公众开放。

在下文中，坐在椅子上时眼睛相对于椅子的座部20的平面的高度H2将被简称为“坐着时眼睛的高度”。

此关系在图3上表示，示出了坐着时眼睛的高度H2与受试者的总高度S的函数关系的图表。

这项研究表明：男人和女人之间存在差异。有利地，所述统计模型考虑了受试者的性别。

ANSUR II研究提供了包括多数受试者的坐着时眼睛的高度和总高度的数据库。对ANSUR II研究数据的统计处理表明：总高度与坐着时眼睛的高度之间存在线性关系。统计模型是通过线性回归确定的，该线性回归提供了以下公式以用于确定针对男人和女人的坐着时眼睛的身高H2与受试者的总身高的函数：

H2_男人＝0.3681×S+157.98

H2_女人＝0.3479×S+181.11(单位：毫米)。

类似的统计处理可以例如提供站立时受试者的眼睛的高度H1(以下称为站立时眼睛的高度)与受试者的总高度之间的关系。

在实施例中，所述统计模型考虑了受试者的年龄。

例如，可以考虑作为受试者的年龄的函数的坐着时眼睛的高度的校正因子。从用前述方法所确定的坐着时眼睛的高度减去校正因子。

此校正因子与受试者的躯干姿势和脊柱结构随年龄的演变相联系。研究确实表明：较年长的受试者高度下降，因为脊柱中的椎骨之间的椎间盘脱水并压缩。老化的脊椎还可能变得更弯曲。躯干中的肌肉丢失也可能导致驼背姿势。校正因子考虑了这种演变，以调整通过前述统计模型而确定的坐着时眼睛的高度。

在实践中，校正因子例如对于低于50岁的受试者而言为零、对于50至59岁的受试者而言为10mm、对于60至69岁的受试者而言为20mm，并且对于70岁以上的受试者而言为30mm。

步骤b)

在步骤b)中，将视觉目标放置在受试者的头部前方的预定位置处，此预定位置是考虑到在步骤a)中确定的受试者的眼睛相对于参考水平表面的所述高度而确定的。

为了准确起见，优选地在受试者处于自然姿势(具有主注视方向)时确定受试者的几何形态参数。

为了有助于将受试者定位在此自然姿势，有用的是将视觉目标放置成使得当受试者观看视觉目标时，他的注视方向是主注视方向。

为了实现这一点，所述预定位置使得视觉目标被定位成大致在受试者的眼睛相对于参考水平表面的所述高度。

在实践中，视觉目标的预定位置被确定为使得其被放置在与受试者的眼睛相同的水平高度。换句话说，相对于共同的参考水平表面，该视觉目标被放置在与受试者的眼睛大致相同的高度。

优选地，图像捕获设备的入射光瞳也被放置在与受试者的眼睛大致相同的水平高度。如果不是这种情况(图9和图10)，则可以针对视差来校正由此确定的几何形态参数的值，如下文所述。

在特别有利的实施例中，视觉目标是图像捕获设备的入射光瞳。

图像捕获设备优选地是具有内置相机的便携式电子装置，比如智能手机50或平板计算机(图6和图7)。

如稍后所述，此电子便携式装置可以与专用固持器60一起使用，该专用固持器允许将电子便携式装置放置在受试者P的头部HP的前方(图6和图7)。

在另一实施例中，所述视觉目标与图像捕获设备的入射光瞳不同，并且确定所述视觉目标与图像捕获设备的所述入射光瞳的相对位置。

此相对位置可以根据用于实施该方法的机构的构造来确定。可以直接测量该相对位置。

此步骤b)将在稍后描述的本发明的方法的特定实施例中进行详细描述。

步骤c)

在步骤c)中，当受试者注视放置在步骤b)的预定位置的所述视觉目标时，用图像捕获设备捕获受试者的头部的图像。

如果图像捕获设备的入射光瞳与视觉目标不同，则优选地将其放置得靠近视觉目标。

例如，视觉目标由固持智能手机的同一支撑件固持，就在智能手机的顶部边缘上方。

优选地，在附加的预备步骤中，在捕获图像之前，指示受试者将其头部绕第一水平轴线旋转(竖直旋转运动)和/或绕第二竖直轴线旋转(水平旋转运动)。这是为了确保受试者头部的位置尽可能放松。

在捕获图像时，可以使用专用光源或便携式电子装置的闪光灯来照亮受试者的头部和眼睛。照明和图像捕获是同步的。

特别地，图像捕获可以与来自智能手机的闪光灯的闪光同步。使用闪光灯改善了对比度和图像质量。因此，这将确保步骤d)中有效的自动化图像处理。

在图像捕获期间，受试者配戴为其设备所选择的镜架。为了确保准确地确定几何形态参数(比如配适高度)，在预备步骤中，将镜架调整到受试者的头部。例如，调整镜架的镜腿和/或鼻梁的位置和形状，以使受试者的眼睛相对于镜架或眼科镜片的圆居中。

优选地，使用计时器来避免由操作者(例如眼保健专业人员)触发图像捕获而导致的图像捕获设备的最后运动。可以将计时器设定为三秒延迟，或者可替代地设定为两秒延迟。

步骤d)

在步骤d)中，从在步骤d)中捕获的图像中推导出至少一个几何形态参数。

所述受试者的所述至少一个几何形态参数包括以下各项之一：瞳孔间距、一半瞳孔间距、左眼和/或右眼的配适高度。

基于对捕获的所述图像的处理来确定几何形态参数。

此处理包括例如改善清晰度和对图像进行滤波，以便改善镜架边缘的可见性。

可以执行附加的校准步骤以进行失真效果补偿。此附加的步骤可以在测量装置中使用的便携式电子装置的制造过程中完成。

它也可以在实施步骤c)和d)之前用经校准的网格进行。在距网格40到120厘米之间的不同距离处来捕获网格的几个图像。基于这些图像，可以计算出用于失真校正的补偿矩阵。更确切地说，考虑沿着两个垂直方向X和Y对齐的图像像素，针对这些图像之一的每个像素，可以评估由于沿这些方向X和Y中的每个方向的失真效果而导致的与原始网格相比的网格图像的位置失准，并且将其用于补偿在稍后捕获的图像上的此失真效果。

眼睛的虹膜可以通过本领域技术人员已知的方法自动检测。受试者的瞳孔也可以通过本领域技术人员已知的方法来检测。如果使用便携式电子装置的闪光灯，则可以检测闪光灯的光在角膜上的反射，以便放置瞳孔的中心。

在所捕获的图像上检测尺寸已知的物体(比如信用卡)或由受试者配戴的镜架，或者确定受试者面部的显著点，就允许缩放图像。

然后可以基于眼睛的瞳孔的图像的中心之间的距离和图像的比例因子来确定瞳孔间距。

如果虹膜检测失败，则可以重复步骤c)和d)(图1上的箭头401)。

镜架的方框标识系统被定义为最适合所选镜架的圆或在半圆形镜架或非圆镜架的情况下最适合镜片的图像的两个最小矩形。

镜架的A尺寸是此矩形的宽度，对应于受试者配戴时镜架的圆或镜片的水平尺寸。B尺寸是矩形的高度，对应于受试者配戴时镜架的圆或镜片的竖直尺寸。

可以基于所捕获的图像，通过测量所捕获的图像上的相应距离并使用适当的比例因子来自动确定镜架的A尺寸和B尺寸。

于是可以自动确定镜架的A尺寸和B尺寸。

如果镜架的A尺寸和B尺寸是先前已知的，则镜架还可以充当尺寸已知的物体以用于缩放图像。

然后，可以基于瞳孔的图像的中心与镜架的图像的底部边缘或方框标识系统中对应于镜架的矩形的底部边缘之间的距离和适当的比例因子来确定配适高度。

如果在重复步骤c)和d)预定次数后虹膜检测失败，则可以将配适高度设定为根据镜架尺寸而确定的值，例如圆的总高度的一半加4毫米，即矩形的与在配戴情况下镜架的竖直方向相对应的边的长度的一半加4毫米，或者镜架的B尺寸的一半加4毫米。测量装置发出消息，要求进行手动瞳孔间距测量。

优选地，在步骤d)中，

-视觉目标与图像捕获设备的相对位置，

-受试者的眼睛的瞳孔与图像捕获设备的入射光瞳的相对位置，

-在捕获图像时受试者的头部的整体横摆角和俯仰角，

被确定并且被考虑用于确定所述几何形态参数。

更确切地说，在视觉目标和图像捕获设备的入射光瞳不同的情况下，确定受试者的头部相对于所捕获的图像的相对位置。例如，可以通过确定受试者的眼睛的瞳孔的图像相对于所捕获的图像的边缘的位置，来确定受试者的眼睛的瞳孔和图像捕获设备的入射光瞳中至少一个的相对位置。

如果图像捕获设备的入射光瞳与受试者的眼睛在相同的高度，则受试者的每只眼睛的瞳孔的图像在竖直方向上居中于所捕获的图像。这意味着受试者的眼睛的瞳孔的图像相对于所捕获图像的顶部边缘和底部边缘居中，顶部和底部对应于头部在图像上的取向。

例如，在图8的情况下，受试者P的头部HP和瞳孔的图像在由图像捕获设备50捕获的图像中在竖直方向上居中。图像捕获设备(在这里为智能手机50)的入射光瞳51与受试者P的眼睛OL在相同高度。基于此图像而确定的配适高度参数的值是准确的。

在图9和图10的情况下，图像捕获设备50的入射光瞳51与受试者P的眼睛OL并不在恰好相同的高度。受试者P的头部HP和瞳孔的图像在所捕获的图像上在竖直方向上偏心。

在图9中，图像捕获设备50的入射光瞳51低于受试者P的眼睛OL。将受试者的眼睛的瞳孔与图像捕获设备的入射光瞳51链接的观察线OBS1与图像捕获设备50的光轴OA形成角度A1。优选地，此角度A1等于或小于5度。

如果不进行校正，则基于所捕获的图像确定的配适高度参数的值将小于准确值。

在图10中，图像捕获设备50的入射光瞳51高于受试者P的眼睛OL。将受试者的眼睛的瞳孔与图像捕获设备的入射光瞳51链接的观察线OBS2与图像捕获设备50的光轴OA形成角度A2。优选地，此角度A2等于或小于5度。

如果不进行校正，则基于所捕获的图像确定的配适高度参数的值将大于准确值。

根据本发明，基于在受试者的头部和眼睛的图像是偏心的情况下的图像所确定的配适高度参数的值用对中因子来校正。此对中因子可以是线性因子，其取决于表示在平行于图像捕获平面的平面中受试者P的眼睛OR、OL的瞳孔的中心与图像捕获设备50的入射光瞳51之间的距离的量值。

可以基于图像上的在受试者的瞳孔的图像与距图像的顶部边缘和底部边缘等距的水平线之间的距离来确定此量值。

基于对所捕获的图像的处理，本领域技术人员已知的可用技术允许在捕获图像时确定受试者的头部的整体横摆角和俯仰角。

横摆角量化了受试者P的头部HP绕头部HP的竖直旋转轴线y的旋转(图8)。俯仰角量化了受试者P的头部HP绕头部HP的水平旋转轴线x的旋转(图8)。此水平旋转轴线横向于受试者的主注视方向。例如，它垂直于头部的矢状平面。

在图像捕获期间头部的俯仰角的值可以被用作基于相应图像确定的配适高度参数的值的准确度的指标。可替代地，该值可以用于校正由此确定的配适高度参数的值。

在图像捕获期间头部的横摆角的值可以用于校正在相应图像上在左眼和右眼中的每只眼睛的瞳孔的图像的中心与镜架的鼻梁的图像的中央之间测量到的左瞳孔距离PDR_测量和右瞳孔距离PDL_测量的值。

例如，如果横摆角的值不等于零，则可以用以下公式来确定左瞳孔距离和右瞳孔距离的校正值PDR_校正、PDL_校正：

PDR_校正＝PDR_测量+CRO.Tan(A_横摆)

PDL_校正＝PDL_测量-CRO.Tan(A_横摆)

其中，PDR_测量和PDL_测量是基于在未经校正的情况下对图像进行的测量而确定的右瞳孔距离和左瞳孔距离的值，CRO是眼睛的旋转中心与安装有眼科镜片的镜架的平面之间的距离，并且A_横摆是所述图像上头部的横摆角的值。

CRO近似等于25.5毫米。

可以执行附加的步骤以确定受试者的两只眼睛是否正在同时观看视觉目标，并且如果不是这种情况，则发出警报消息(图1的框500)。

可替代地，为了确定在视远条件下的几何形态参数，可以应用校正来补偿受试者的眼睛的会聚对所确定的参数的值的影响。

在图像捕获期间，受试者确实注视着放置得约50至80厘米远的视觉目标。在此距离DD处，受试者的眼睛朝着目标会聚。基于此图像确定的瞳孔间距PD_测量小于当受试者处于视远条件下时的瞳孔间距PD_远。

可以基于以下公式推导出在视远条件下的瞳孔间距：PD_远＝((DD+CRO)/DD).PD_测量。然后确定瞳孔间距，就像在由受试者配戴的镜片平面中测量瞳孔间距一样。

如先前所说明的，CRO近似等于25.5毫米。

如先前所提及的，可以使用由受试者配戴的镜架的已知尺寸、基于图像捕获设备的校准来确定受试者的眼睛与图像捕获设备之间的距离DD。

可替代地，瞳孔间距可以被确定为就像在角膜平面中测量一样，这与瞳孔计的情况相同。

然后使用以下公式：PD_远＝((DD+Rd)/DD).PD_测量，其中Rd等于眼睛的半径，约等于13.5mm。

关于步骤d)的实现，替代性解决方案是将所捕获的图像发送到具有计算单元的远程服务器。图像的处理可以通过功能更强大的算法来实现。此外，可以将受试者的头部和/或镜架的特征与存储在此远程服务器上的先前测量结果的数据库进行比较，以通过比较获得一致的结果。

然后，此远程服务器是用于实现根据本发明的方法的系统的一部分。

在下文中，将描述用根据本发明的特定专用系统实施上述方法。

用于确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的所述系统包括：

-用于确定受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度的单元，

-视觉目标，该视觉目标适于放置在受试者的头部前方的预定位置处，此预定位置是考虑到受试者的眼睛相对于参考水平表面的所述高度而确定的，

-图像捕获设备，该图像捕获设备适于捕获受试者的头部的图像，

-计算单元，该计算单元经编程以用于从用所述图像捕获设备捕获的受试者的头部的所述图像中推导出至少一个几何形态参数。

用于确定受试者的至少一只眼睛的高度的所述单元例如是经编程以用于根据所述统计模型、例如使用上述公式之一来确定所述高度的计算单元。

为了做到这一点，所述系统还包括用于输入统计模型的输入数据以便确定所述几何形态参数的输入单元。

这些计算单元和输入单元例如被集成在用于图像捕获的便携式电子装置中。专用应用程序可以例如在此装置上运行。在此示例中，图像捕获设备是之前已经描述的智能手机50。

在这里描述的示例中，所述视觉目标是图像捕获设备的入射光瞳。这有利地确保了视觉目标和图像捕获设备都被放置在相对于受试者P的眼睛OL、OR的最适当的位置。

根据本发明的系统还包括测量装置。所述视觉目标和图像捕获设备是此测量装置的一部分。此测量装置适于以相对于所述参考水平表面可调节的高度显示所述视觉目标。

在附图6和附图7所示的示例中，所述测量装置包括具有竖直标尺61和支撑件62的固持器60，所述便携式电子装置50固定在该支撑件上。

固持器60具有支脚64，该支脚适于放置在水平表面(比如桌子的上表面)上，以允许固持器60以稳定的方式保持站立在所述水平表面上。

所述支撑件62在所述标尺62上平移移动。支撑件可以由在所述标尺62上的阻挡单元(比如螺钉)阻挡在标尺上的从固持器60放置在其上的所述水平表面的上方几厘米到标尺62的上端下方的几厘米的任何高度。

本发明的相应方法的实施例包括以下内容。

在预备设置步骤中，指示受试者坐在椅子上。

优选地，此椅子没有高度调节并且没有扶手。此椅子的几何特征、比如椅子的座部相对于地板的高度是已知的。可以将该高度输入到智能手机的应用程序中。

在步骤a)中，基于之前描述的统计模型确定受试者的眼睛之一相对于椅子的座部的高度。

椅子的座部在这里是参考水平表面。

在步骤b)中，将具有便携式电子装置(例如智能手机)的固持器60放置在受试者的头部的前方。便携式电子装置及其支撑件62在标尺61上移动，以放置在相对于标尺61的预定位置处。此预定位置是通过智能手机的应用程序基于输入数据的值来计算出的。这些输入数据在下文中描述。

在实践中，固持器60被放置在靠近受试者P的桌子70上(图6)。在水平面上测量的、受试者的眼睛与固定在固持器60上的智能手机50的入射光瞳之间的距离是在40至100厘米之间的范围内、优选地在50至80厘米之间的范围内。如下文所述，考虑了桌子70的上表面的高度。

该预定位置被确定为使得智能手机50的后置相机的入射光瞳51处于在步骤a)中确定的高度。为了实现这一点，智能手机50的支撑件62在固持器60的标尺61上平移，直到支撑件60的参考边缘63放置在标尺61上的目标位置为止。

更确切地说，用于确定此参考边缘63的目标位置的步骤在图2中针对在此描述和表示出的示例进行了详细描述。

参考边缘的目标位置或广义上视觉目标的确定取决于所使用的特定设置。

在第一计算步骤中，将受试者的总高度和受试者的性别输入到计算单元中(图2的框SI、GI)，也就是说，输入到所述智能手机上运行的应用程序中。

使用之前给出的适当公式，对应用程序进行编程以推导出坐着的受试者的眼睛相对于椅子的座部的高度(图2的框101)。

然后对应用程序进行编程，以考虑输入到应用程序中的椅子的座部相对于地板的高度CHI。

通过将椅子的座部的高度与所确定的坐着时眼睛相对于椅子的座部的高度相加，推导出坐着的受试者的眼睛相对于地板的高度(图2的框102)。

然后，对应用程序进行编程，以通过考虑到校正因子CORRI来确定坐着的受试者的眼睛相对于地板的此高度的校正值(图2的框103)。

将坐着时眼睛相对于地板的高度减去此校正因子。此校正值允许考虑到所使用的智能手机50的后置相机的入射光瞳51相对于智能手机的边缘以及相对于固持器60的支撑件62的参考边缘63的准确位置。

例如，在图6和图7所示的情况下，可以将校正因子计算为支撑件60的参考边缘63与智能手机的底部边缘之间的距离L2减去智能手机50的后置相机的入射光瞳51与智能手机50的底部边缘之间的距离L1减去标尺的零标记与桌子的上表面之间的距离L3(图7)。

另外，如先前所提及的，增加10或20mm的校正值以降低作为受试者年龄的函数的目标位置可能是所关注的。在实践中，校正值例如对于低于50岁的受试者而言为零、对于50至59岁的受试者而言为10mm、对于60至69岁的受试者而言为20mm，并且对于70岁以上的受试者而言为30mm。

在所使用的统计模型中也可以考虑此校正值。

最后，通过从先前确定的校正值中减去桌子70的上表面的高度THI来确定固持器60的支撑件62的参考边缘63相对于标尺61的目标位置(图2的框104)。

操作者沿着标尺61移动支撑件62，以将支撑件62的参考边缘63放置在所确定的目标位置上。

指示受试者观看图像捕获设备的入射光瞳51。

指示他移动其头部，以便避免头部的不自然的位置。

当受试者注视智能手机的所述入射光瞳51时，至少捕获到受试者的头部的图像。优选地，使用闪光灯。使用定时器来避免在触发图像捕获时智能手机的任何移动。

优选地，如图6所示，智能手机50的屏幕被定向成朝向操作者。这允许操作者通过目测在屏幕上捕获的图像来粗略地检查所捕获的图像中受试者的头部的高度。

当操作者运行专用于实施根据本发明的方法的应用程序时，可以在所述屏幕上显示用于执行该方法的指令。

受试者注视位于智能手机50背面的相机的入射光瞳51(图7)。

在步骤d)中，在所捕获的图像中识别出受试者的瞳孔和/或虹膜的图像以及由受试者配戴的镜架的图像。确定方框标识系统。对图像进行缩放。从在图像上所测量出的距离推导出至少一个几何形态参数：从受试者的瞳孔或虹膜的中心的图像之间的距离推导出瞳孔间距，从受试者的瞳孔或虹膜的中心的图像与镜架的底部边缘的图像之间的距离推导出配适高度，从每个瞳孔或虹膜的图像的中心与镜架的鼻梁的图像的中央之间的距离推导出左瞳孔距离和右瞳孔距离。

在受试者正在观看放置在40至100厘米远、优选地50至80厘米远的视觉目标时，也就是说，在视中条件下，确定通过该方法的此实施例确定的几何形态参数。

可替代地，固持器60可以被放置在离受试者较近的位置，以便允许在视近条件下确定几何形态参数。特别低，瞳孔间距和右/左瞳孔距离取决于视觉条件，比如视觉目标的距离。如前所述，可以通过对测量值进行校正来推导在视远条件下的几何形态参数。

可替代地，视觉目标可以与图像捕获设备的入射光瞳不同。例如，视觉目标可以是发光的目标(比如二极管)，并且将其放置得尽可能靠近图像捕获设备的入射光瞳。

本发明的系统的包括不同于图像捕获设备的目标的测量装置的示例是包括测量柱的测量装置。测量柱包括在竖直轴线上对准并且间隔开1至3厘米(例如2厘米)的多个二极管。在此竖直轴线上，放置至少一个、优选地至少两个图像捕获设备的入射光瞳，并且规则地间隔开。测量柱例如坐落在桌子上。例如，受试者坐在测量柱的前方。

通过此测量柱，一旦坐着时眼睛的高度确定了，就确定并点亮位置更接近坐着时的此眼睛高度的二极管。该二极管构成了受试者的视觉目标。受试者注视着此发光的二极管。

然后确定并选择更靠近发光的二极管的图像捕获设备，以捕获受试者的头部的图像。由此图像捕获设备捕获图像。通过构造，发光的二极管与图像捕获设备之间的距离是已知的，并且因此所述视觉目标和所使用的图像捕获设备的所述入射光瞳的相对位置是已知的。此距离被考虑用于确定所述几何形态参数。

方法的其他步骤/系统的其他部分保持不变。

可替代地，类似的方法可以以站立的受试者来实施。

可替代地，可以通过其他方法确定受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度，并且因此确定智能手机或图像捕获设备的目标位置。

根据本发明的方法和系统的使用可以与镜片的适应性光学设计的使用相关联，对安装误差具有更大的容忍度。换句话说，当使用根据本发明的方法将镜片安装在镜架上时，将修改渐变镜片的光学设计的特征(比如，接近配镜十字的光学特征和视近点的位置)，以确保所有不同视觉区域的良好居中。

Claims (15)

1.一种用于确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定视力矫正设备的方法，其中，执行以下步骤：

a)确定所述受试者(P)的眼睛(OL，OR)之一相对于参考水平表面的高度(H1，H2)，

b)将视觉目标(51)放置在所述受试者(P)的头部(HP)前方的预定位置处，此预定位置是考虑到在步骤a)中确定的、所述受试者的眼睛(OL，OR)之一相对于所述参考水平表面的所述高度(H1，H2)而确定的，

c)在所述受试者注视在步骤b)中放置在所述预定位置的所述视觉目标(51)时，用图像捕获设备(50)捕获所述受试者(P)的头部(HP)的图像，

d)从在步骤c)中捕获的所述图像中推导出所述至少一个几何形态参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤a)中，针对坐着或站立的受试者确定所述受试者(P)的眼睛(OL，OR)之一的所述高度(H1，H2)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中，所述参考水平表面是以下各项之一：地板(10)、椅子的座部(20)、或桌子的顶部表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤a)中，基于将所述高度与所述受试者(P)的总高度(S)相联系的统计模型来估计所述高度(H1，H2)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤a)中，所述统计模型考虑了所述受试者(P)的性别。

6.根据权利要求4和5中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中，所述统计模型考虑了所述受试者(P)的年龄。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中，所述预定位置使得所述视觉目标(51)被定位成大致在所述受试者的眼睛(OL，OR)之一相对于所述参考水平表面的所述高度(H1，H2)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤b)和步骤c)中，所述视觉目标是所述图像捕获设备(50)的入射光瞳(51)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤b)和步骤c)中，所述视觉目标不同于所述图像捕获设备的入射光瞳，并且确定所述视觉目标与所述图像捕获设的所述入射光瞳的相对位置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，所述视觉目标与所述图像捕获设备的相对位置被考虑以确定所述几何形态参数。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，所述受试者(P)的眼睛(OL，OR)之一的瞳孔与所述图像捕获设备(50)的入射光瞳(51)的相对位置被考虑以用于确定所述几何形态参数。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，确定在捕获所述图像时所述受试者(P)的头部(HP)的整体横摆角和俯仰角，并且将其考虑以用于确定所述几何形态参数。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，执行附加的步骤以确定所述受试者(P)的两只眼睛(OL，OR)是否正在同时观看所述视觉目标，并且如果不是这种情况，则发出警报消息。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述受试者的所述至少一个几何形态参数包括以下各项之一：瞳孔间距、一半瞳孔间距、配适高度。

15.一种用于根据权利要求1所述的方法来确定受试者的至少一个几何形态参数以便确定至少包括镜架和眼科镜片的视力矫正设备的系统，包括：

-用于确定所述受试者的眼睛之一相对于参考水平表面的高度的单元，

-视觉目标，所述视觉目标适于放置在所述受试者(P)的头部(HP)前方的预定位置处，此预定位置是考虑到由所述单元确定的、所述受试者(P)的眼睛(OL，OR)之一相对于所述参考水平表面的所述高度(H1，H2)而确定的，

-图像捕获设备(50)，所述图像捕获设备适于在所述受试者注视放置在所述预定位置的所述视觉目标时捕获所述受试者的头部的图像，

-计算单元，所述计算单元经编程以用于从此图像中推导出所述至少一个几何形态参数。

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