CN113227747B

CN113227747B - 无固定装置检镜仪系统

Info

Publication number: CN113227747B
Application number: CN201980068717.0A
Authority: CN
Inventors: D·H·戈德堡; J·卡拉法
Original assignee: Wobbi Park Co
Current assignee: Wobbi Park Co
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: IL293343A; JP2022502671A; JP6984071B1; CN113227747A; MX2021003814A; WO2020081871A1; KR20210062708A; KR102363130B1; AU2022202677A1; CA3116887A1; KR20220025199A; IL282170B; AU2019360254A1; EP3867618A1; IL282170A; JP6984071B6; AU2019360254B2

Abstract

检镜仪系统可以包括具有相机的移动设备。当镜片与图案接触时，相机可以通过与相机分离的镜片来捕获图案的第一图像。移动设备可以基于第一图像和图案的已知特征来确定镜片的尺寸。当镜片处于相机和图案之间的中间位置时，相机可以捕获图案的第二图像。第二图像可以变换成理想坐标系，并且被处理以确定可归因于镜片的图案的失真。移动设备可以基于所述失真来测量镜片的特性。镜片的特性可以包括球面度，散光度和/或像散角。

Description

无固定装置检镜仪系统

技术领域

本发明的技术领域大体上涉及确定矫正镜片的处方(prescription)，并且更具体地，在一方面，涉及移动设备检镜仪和操作这样的检镜仪的方法。

背景技术

眼科医生，眼镜镜片制造商以及与操作镜片的其他人经常使用传统的检镜仪来确定未知矫正镜片的处方(包括球面度，散光度和轴)。这样的检镜仪通常涉及将光源照射通过安装在该检镜仪的固定装置上的图案和矫正镜片，并且在与光源相对的目镜处查看光。通过目镜观察图案的失真外观，可以将失真与已知会产生这种失真的处方关联。

固定装置以适当间隔和配置将图案，矫正镜片和目镜彼此保持。然而固定装置通常又大又重，使得这种布置笨拙并且不适合在家庭或野外使用。确定矫正镜片的处方的这种传统方法也没有提供将处方信息传达给他人(例如眼科医生或镜片制造商)的方便方式。尽管信息可以例如通过电话传达，但是转录错误或其他问题的风险增加，使得个人在诸如家庭或工作的便利环境中确定矫正镜片处方的吸引力降低。因此寻求确定未知矫正镜片的处方的那些人必须前往眼科医生或其他专业人员处，这会给该方法带来额外的延迟和成本。

发明内容

根据一个方面，一种用于确定镜片的特性的方法包括：通过矫正镜片获得图案的捕获图像；将所述捕获图像变换成理想坐标系；处理所述捕获图像以确定从参考图案到所述捕获图像的图案的整体失真；确定归因于所述矫正镜片的所述捕获图案的失真；以及测量所述矫正镜片的至少一个特性。根据一个实施例，所述捕获图像包括包含所述图案并且由穿过所述矫正镜片的光产生的第一区域，以及由不穿过所述矫正镜片的光产生的第二区域，并且至少部分地参考所述第二区域执行确定归因于所述矫正镜片的所述捕获图案的失真。根据另一实施例，所述图案是棋盘图案，并且所述第二区域包含边界。根据另一实施例，将所述捕获图像变换成理想坐标系包括在所述捕获图像的所述第二区域中检测多个捕获参考地标；确定从多个理想参考地标到所述多个捕获参考地标的变换；以及将所述变换应用于所述捕获图像。

根据另一实施例，所述图案是第一图案，并且所述矫正镜片是第一矫正镜片，并且通过所述矫正镜片获得所述图案的捕获图像包括通过所述第一矫正镜片获得所述第一图案的捕获图像并且通过第二镜片获得第二图案的捕获图像。

根据又一实施例，处理所述捕获图像以确定从所述参考图案到所述捕获图像的图案的整体失真包括在所述捕获图像中检测多个捕获图案地标；确定从多个理想图案地标到所述多个捕获图案地标的变换；以及从所述变换确定所述矫正镜片的球面度测量值、散光度屈光力测量值和像散角测量值。根据另一实施例，所述变换是屈光度矩阵。

根据又一实施例，在相机镜头相对于所述至少一个图案的第一位置处执行通过所述矫正镜片获得所述至少一个图案的捕获图像，还包括在所述相机镜头相对于所述至少一个图案的第二位置处通过所述矫正镜片获得所述至少一个图案的第二捕获图像；在所述第二捕获图像中检测所述多个捕获图案地标；确定从所述多个理想图案地标到所述多个捕获图案地标的第二变换；从所述第二变换确定所述矫正镜片的球面度测量值，散光度测量值和像散角测量值；以及从所述第一变换和所述第二变换选择所述球面度测量值和所述散光度测量值具有极值的优选变换。

根据再一实施例，所述捕获图像由具有相机镜头的相机捕获，并且所述矫正镜片相对于所述相机镜头和所述图案定位在已知位置。根据另一实施例，确定归因于所述矫正镜片的所述捕获图像的失真包括确定所述相机镜头和所述图案之间的距离；以及参考所述距离、所述球面度测量值和所述散光度测量值确定所述矫正镜片的至少一个焦距。

根据一个实施例，测量所述矫正镜片的至少一个特性包括确定所述矫正镜片的处方，所述处方至少包括球面值、散光值和轴值。根据另一实施例，通过矫正镜片获得图案的捕获图像包括通过相机镜头通过第一矫正镜片获得第一图案的捕获图像并且通过第二矫正镜片获得第二图案的捕获图像，其中所述两个图案彼此间隔开，使得当所述第一矫正镜片和所述第二矫正镜片相对于所述相机镜头以及所述第一图案和所述第二图案定位在已知位置时，可以执行通过所述第一矫正镜片获得所述第一图案的捕获图像并且通过所述第二矫正镜片获得所述第二图案的捕获图像。

根据又一实施例，所述方法还包括从所述捕获图像确定检镜仪的相机镜头的第一位置，通过所述相机镜头捕获所述捕获图像；识别第二位置相对于所述第一位置的方向；将所述检镜仪的用户引导到所述第二位置；以及通过所述矫正镜片捕获所述图案的第二捕获图像。

根据另一方面，一种检镜仪包括相机；视觉显示器；以及处理器，所述处理器联接到所述相机并且配置成通过矫正镜片获得图案的捕获图像；将所述捕获图像变换成理想坐标系；处理所述捕获图像以确定从参考图案到所述捕获图像的图案的整体失真；确定归因于所述矫正镜片的所述捕获图案的失真；以及测量所述矫正镜片的至少一个特性。

根据一个实施例，所述捕获图像包括包含所述图案并且由穿过所述矫正镜片的光产生的第一区域，以及由不穿过所述矫正镜片的光产生的第二区域。根据另一实施例，所述处理器还配置成通过如下配置将所述捕获图像变换成理想坐标系：在所述捕获图像的所述第二区域中检测多个捕获参考地标；确定从多个理想参考地标到所述多个捕获参考地标的变换；以及将所述变换应用于所述捕获图像。

根据另一实施例，所述处理器还配置成通过如下配置处理所述捕获图像以确定从所述参考图案到所述捕获图像的图案的整体失真：在所述捕获图像中检测多个捕获图案地标；确定从多个理想图案地标到所述多个捕获图案地标的变换；以及从所述变换确定所述矫正镜片的球面度测量值，散光屈光力测量值和像散角测量值。根据另一实施例，所述处理器还配置成在第一位置处通过所述矫正镜片获得所述至少一个图案的捕获图像，所述处理器还配置成在第二位置处通过所述矫正镜片捕获所述至少一个图案的第二捕获图像；在所述第二捕获图像中检测所述多个捕获图案地标；确定从所述多个理想图案地标到所述多个捕获图案地标的第二变换；从所述第二变换确定所述矫正镜片的球面度测量值，散光度测量值和像散角测量值；以及从所述第一变换和所述第二变换选择所述球面度测量值和所述散光度测量值具有极值的优选变换。根据又一实施例，通过所述相机的相机镜头捕获所述捕获图像，并且所述处理器还配置成通过如下配置确定归因于所述矫正镜片的所述捕获图像的失真：确定所述相机镜头和所述图案之间的距离；以及参考所述距离、所述球面度测量值和所述散光度测量值确定所述矫正镜片的至少一个焦距。

根据一个实施例，所述处理器还配置成通过如下配置测量所述矫正镜片的至少一个特性：确定所述矫正镜片的处方，所述处方至少包括球面值、散光值和轴值。根据另一实施例，所述图案被印刷在物理介质上。根据又一实施例，所述图案显示在电子显示设备上。

根据一些方面，提供了一种操作检镜仪系统的方法，所述方法包括用所述检镜仪系统的相机通过与图案接触的矫正镜片捕获所述图案的第一图像。所述方法还包括基于所述第一图像和所述图案用所述检镜仪系统的计算设备确定所述矫正镜片的尺寸。所述方法还包括当所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置时用所述相机通过所述矫正镜片捕获所述图案的第二图像。所述方法还包括使用所述矫正镜片的确定的尺寸用所述计算设备确定所述第二图像中的所述图案的可归因于所述矫正镜片的失真。所述方法还包括基于确定的失真用所述计算设备测量所述矫正镜片的至少一个特性。

根据其他方面，提供了一种移动设备，其包括相机和处理器，所述处理器配置成通过与图案接触的矫正镜片从所述相机获得所述图案的第一图像。所述处理器还配置成基于所述第一图像和所述图案确定所述矫正镜片的尺寸。所述处理器还配置成在所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置的情况下通过所述矫正镜片从所述相机获得所述图案的第二图像。所述处理器还配置成使用所述矫正镜片的确定尺寸确定所述第二图像中的所述图案的可归因于所述矫正镜片的失真。所述处理器还配置成基于确定的失真测量所述矫正镜片的至少一个特性。

根据其他方面，提供一种检镜仪系统，其包括具有多个尺寸的特征的图案，以及移动设备。所述移动设备包括相机，存储与所述图案和所述特征的尺寸关联的信息的存储器，以及处理器，所述处理器配置成使用所述相机通过与所述图案接触的矫正镜片捕获所述图案的第一图像。所述处理器还配置成使用与所述图案和所述特征的尺寸关联的信息，基于所述第一图像和所述图案确定所述矫正镜片的尺寸。所述处理器还配置成当所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置时，使用所述相机通过所述矫正镜片捕获所述图案的第二图像。所述处理器还配置成使用所述矫正镜片的确定的尺寸确定所述第二图像中的所述图案的可归因于所述矫正镜片的失真。所述处理器还配置成基于所述确定的失真测量所述矫正镜片的至少一个特性。

下面将详细讨论其他方面，实施例以及这些示例性方面和实施例的优点。此外，应当理解，以上信息和以下详细描述都仅仅是各个方面和实施例的说明性示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。特别提及示例和实施例，例如“实施例”、“示例”、“一个示例”、“另一实施例”、“另一示例”、“一些实施例”、“一些示例”、“其他实施例”、“替代实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”、“至少一个实施例”、“该实施例和其他实施例”等，不一定是互斥的，而是用来表示结合实施例或示例描述的特定的特征、结构或特性，并且可以包括在该实施例或示例以及其他实施例或示例中。本文中此类术语的出现不一定全都指代相同的实施例或示例。

此外，在该文献与通过引用并入本文的文献之间的术语用法不一致的情况下，并入参考文献中的术语用法是对该文献的术语用法的补充；对于矛盾的不一致之处，以该文献中的术语用法为准。另外，包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图以及说明书的其余部分用于解释所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。

附图说明

本发明的实施例不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件的布置。本发明的实施例能够以各种方式被实践或执行。同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。本文中“包括”，“包含”或“具有”，“含有”，“涉及”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。

下面参考附图讨论至少一个实施例的各个方面，所述附图并非旨在按比例绘制。包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，但并不旨在作为任何特定实施例的限制的定义。附图以及说明书的其余部分用于解释所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚起见，并非每个部件都可以在每个图中标记。在图中：

图1是现有技术的检镜仪的图示；

图2是根据一个或多个实施例的检镜仪系统的框图；

图3是根据一个或多个实施例的移动设备检镜仪的框图；

图4是根据一个或多个实施例的用于操作移动设备检镜仪的方法的流程图；

图5A是根据一个或多个实施例的参考图案组的图示；

图5B是根据一个或多个实施例的图5A的参考图案组的捕获图像的图示；

图5C是在变换成理想坐标系之后的图5B的捕获图像；以及

图6示出了根据一个或多个实施例的用于参考图案组和捕获图像的图案的多个图案地标。

图7示出了根据本公开的各个方面的处于第一配置的无固定件(fixtureless)检镜仪系统的透视图。

图8示出了根据本公开的各个方面的处于第二配置的无固定装置检镜仪系统的俯视透视图。

图9示出了根据本公开的各个方面的在无固定装置检镜仪操作期间的移动设备用户接口视图。

图10是根据本公开的各个方面的可以针对无固定装置检镜仪操作执行的说明性操作的流程图。

图11示出了适用于实践本公开的一些实施方式的无固定装置检镜仪系统的示例架构。

具体实施方式

根据一个或多个实施例，所公开的方法和系统允许诸如移动电话的检镜仪设备确定一个或多个矫正镜片的特性，例如处方。在一些实施例中，一个或多个图案的图像由相机装置通过矫正镜片捕获，并且通过具有专用软件的连接计算设备测量图案的失真，以确定矫正镜片的特性。本文讨论的实施例将检镜仪描述为一种设备，该设备配置成测量一个或多个矫正镜片的特性，而无需已知检镜仪所需的并且由它们所包含的固定装置强制的特定间隔和布置。本检镜仪可以是智能手机或平板电脑设备，其上安装有用于执行所要求保护的方法的专用软件(例如，应用程序)。在一些操作场景中，用于确定矫正镜片的特性的所有处理都在智能手机或平板电脑上执行(例如，通过智能手机或平板电脑的处理器)。在其他操作场景中，可以在智能手机或平板电脑与一个或多个远程处理器(例如一个或多个云服务器)之间执行通信(例如相机图像或图像元数据)，所述远程处理器执行一些或全部处理，以确定矫正镜片的特性。在这些其他操作场景中，指示确定特性的信息可以从远程处理器传送到智能手机、平板电脑和/或其他设备或系统。在一些实施方式中，检镜仪可以包括一个或多个部件(例如，嵌入墙壁或固定装置中并且通信地联接至一个或多个本地和/或远程处理器的相机)，所述部件具有固定位置，并且可以测量矫正镜片的特性，而不需要矫正镜片和图案相对于检镜仪精确地间隔和布置。这样的布置可以是合适的，例如，在零售环境中，例如配镜店或眼镜零售店。

图案可以显示在一张纸上，或者可以显示在另一设备(例如膝上型计算机)的显示器上。在一些实施例中，可以将移动设备(即，移动检镜仪)和其他设备(例如，显示图案的另一设备)配对，以允许这些设备在测量过程期间进行通信和交互。本文中将移动检镜仪描绘为移动设备本身的示例仅出于说明目的，并且将领会，本文中关于“移动检镜仪”讨论的功能可以在作为移动检镜仪系统的一部分的此类其他设备上或与其结合执行。

在一些实施例中，两个图案间隔并配置成使得当矫正镜片位于图案和镜片之间的大约半程处并且适当定向时，它们对于移动检镜仪是可见的(每个都通过眼镜架中的一对矫正镜片中的一个)。这样的布置允许移动检镜仪，图案和矫正镜片的容易、直观的定位。此外，移动检镜仪配置成确定到图案的距离，并且在确定处方时考虑该测量。该设计便于元件的手动定位，从而消除了对固定装置的需求。在一个实施例中，图案是显示在物理介质或计算机显示器上的矩形。在一些实施例中，图案由具有参考地标或用于定向捕获图像的其他特征的边界围绕。

根据一个或多个实施例，所公开的方法和系统将捕获图像变换成理想坐标系，以补偿在图像捕获过程期间检镜仪相对于图案的取向。在一些实施例中，参考捕获图像中的参考地标的位置相对于参考图案组中的参考地标的位置来进行变换。

根据一个或多个实施例，所公开的方法和系统通过检测和确定捕获图像中多个捕获图案地标的位置来处理捕获图像，以确定整体失真。该系统从多个参考图案地标(在理想坐标系中)相对于捕获图像中的相应捕获图案地标的位置确定描述失真的变换。变换的表达式(例如，屈光度矩阵)可以用于确定矫正镜片的测量值，包括球面度、散光度和散光角。可以部分地通过确定矫正镜片的至少一个焦距来确定由矫正镜片(与检镜仪的镜头相对)引起的整体失真的部分。矫正镜片的其他特性也可以被测量。本实施例不限于球面柱面镜片，并且可以适合于具有其他特性的镜片，例如单视镜片、双焦点镜片、三焦点镜片、渐进镜片、可调节聚焦镜片或矫正高阶像差的镜片。

根据一个或多个实施例，可以捕获并分析多个图像以识别在优选位置和/或取向捕获的图像，例如，其中矫正镜片最靠近检镜仪和图案之间的半程处。

根据一个或多个实施例，提供一种检镜仪，其包括相机、视觉显示器、以及配置成执行本文所述的方法的处理器。检镜仪可以是专用检镜仪，或者可以是执行检镜仪软件(例如可下载的应用程序)的移动设备(例如，智能电话或平板电脑设备)。

图1示出了用于确定矫正镜片130的处方和/或其他未知特性的常规光学检镜仪系统100。光源110被引导通过图案120(例如，包含具有已知尺寸和布置的印刷图案的透明目标)和矫正镜片130(以及未示出的多个标准镜和物镜)到达目镜140。其眼睛与目镜140接合的观察者可以观察到矫正镜片130使穿过图案120的光失真的方式。通过测量矫正镜片130的失真效果，用户可以确定矫正镜片130的某些特性，包括矫正镜片130的球面度、散光度和轴测量值。检镜仪系统100需要包括镜片保持器152的固定装置150，以将图案120、矫正镜片130和目镜140保持在精确间隔和定向的布置中。检镜仪系统100的操作所基于的光学原理要求固定装置150保持特定的间隔和取向。

类似地，数字检镜仪可以用于通过单个矫正镜片对图案成像，并使用图像中的失真来确定矫正镜片的处方和/或其他未知特性。类似于常规的光学检镜仪，当前可用的数字检镜仪需要固定装置将矫正镜片、检镜仪镜头和图案保持在精确间隔和定向的布置中。

图2示出了根据一个或多个实施例的检镜仪系统200的框图。在图2所示的实施例中，系统200包括检镜仪210、矫正镜片220和图案230。在操作中，检镜仪210通过矫正镜片220捕获图案230的图像。矫正镜片220使由图案230发射或反射到检镜仪210中的光失真，并且可以测量失真效果以便确定矫正镜片220的一个或多个未知特性，包括球面、柱面和轴测量值。

通过使用图案230附近的参考地标将图案230的捕获图像变换成理想坐标系来对其进行归一化。归一化补偿了检镜仪210，矫正镜片220和图案230之间的间隔和取向的旋转、倾斜或距离变化。因此在检镜仪系统200中不需要固定装置。然后也可以在理想坐标系中将归一化图案230与参考图案进行比较，并且矫正镜片的失真效果可以与检镜仪210本身的镜头的失真效果隔离。

在一些实施例中，图案230显示在诸如计算机监视器、平板电脑或其他移动设备等的电子显示器(未示出)上，或者由投影仪投影到表面上。例如，图案230可以提供在检镜仪系统200可访问的网站上，或者可以由或通过在移动设备上运行的移动应用程序来提供。在其他实施例中，图案230印刷在诸如一张纸或塑料的物理介质上。

在一些实施例中，两个或更多个图案可以用于允许同时确定两个或更多个矫正镜片的特性。在优选实施例中，使用两个间隔图案，每个图案230是交替变化的黑色和白色正方形的旋转变化棋盘格，其中棋盘中的行数与列数相差1。该旋转变化量允许检镜仪210确定图案230是在正确的、直立的位置被观察，还是交替地在其侧面旋转。在一个实施例中，图案230是具有八(8)行和七(7)列的黑白棋盘设计。在另一实施例中，图案230具有16行和15列。其他配置或颜色组合也是可能的。

图3是根据一些实施例的检镜仪210的框图。在一些实施例中，检镜仪210是运行专用软件以执行本文描述的操作的消费性移动设备(例如，智能电话或平板电脑设备)或计算机(例如，膝上型计算机)。在其他实施例中，检镜仪210是专用检镜仪设备。检镜仪210包括具有镜头312的相机310，并且还包括处理器320、用户接口330、网络接口340、存储器350和检镜仪软件360。在一些实施例中，相机310是检镜仪210的一体部件。在其他实施例中，相机310可以是附加部件或附件。处理器320联接到相机310，并且执行用于由检镜仪210执行的图像捕获功能的软件360。在一些实施例中，可以结合作为更广泛的检镜仪系统的一部分的其他设备来执行检镜仪210的功能。例如，在由用户的智能手机执行检镜仪210的功能的实施例中，智能手机可以与用户的膝上型计算机配对，以便控制图案的显示。在该示例中，可以将检镜仪210视为包括用户的智能手机和膝上型计算机。

用户接口330从检镜仪210的用户接收输入并向其提供输出。在一些实施例中，用户接口330向用户显示通过相机310的镜头312当前可见的图像，从而允许用户调节检镜仪210的位置或取向。在一些实施例中，用户接口330向用户提供与之交互的物理或屏幕上按钮，以便捕获图像。在其他实施例中，当在图像中检测到图案230并且满足某些对准、尺寸、照明和分辨率条件时，自动捕获图像。

用户接口330还可以向用户提供指示以将检镜仪210、矫正镜片220和图案230中的任何一个移动到不同的绝对位置或取向，或者相对于彼此不同的位置或取向。例如，用户接口330可以提供诸如“向前移动”、“向后移动”、“向前倾斜检镜仪”的指示，以图形和图示传达的指令，或其他这样的指示，直到用户已将检镜仪210定位成使得矫正镜片220相对于检镜仪210和图案230定位在最佳的已知位置；并且直到检镜仪210、矫正镜片220和图案230对准，使得图案230可在检镜仪210处通过矫正镜片220看到。在一些实施例中，用户接口330和/或检镜仪210的其他部件可以例如通过记录的语音指令，或者通过以与检镜仪210距正确位置的距离成比例(或成反比)的频率发射的可听音来来可听见地提供这样的指令。在其他实施例中，一旦用户已正确地定位检镜仪210、矫正镜片220和图案230，用户接口330可以例如通过显示“绿灯”或竖起大拇指的图标向用户提供指示。用户接口330还可以允许用户与其他系统或部件进行交互，例如通过发出指令来将矫正镜片处方信息传输给用户的医生。

在一些实施例中，网络接口340允许访问软件360的下载和升级。在一些实施例中，可以在与检镜仪210不同的服务器(未示出)或其他部件上执行以下描述的过程的一个或多个步骤，并且数据可以经由网络接口340在检镜仪210和服务器之间传递。网络接口340可以进一步允许将镜片特性或处方信息自动上载到另一实体，例如用户的验光师或另一矫正镜片供应商。

本文描述的一些或全部过程以及其他功能可以由在检镜仪210上运行的检镜仪软件360执行，或者由与检镜仪210通信的其他系统执行(例如，经由网络接口340)。

图4是根据一个或多个实施例的用于确定矫正镜片的特性的方法400的流程图。这样的实施例可以使用诸如图2和3中所示的系统来实现。

该方法开始于步骤410。

在步骤420，通过矫正镜片获得图案的捕获图像。图像由相机(例如相机310)捕获。在一些实施例中，相机是专用检镜仪设备的一部分或附接到专用检镜仪设备。在其他实施例中，相机是移动设备(例如，智能电话或平板电脑设备)的一部分。在一些实施例中，指示用户握住移动设备，使相机朝向图案定向，使得通过矫正镜片查看图案。图案的图像然后由相机捕获。可以响应于诸如点击物理按钮或移动设备的屏幕上的接口元件的用户指示，来捕获图像。在其他实施例中，一旦获得了稳定的相对静态的图像并且将其聚焦，并且适当地对准检镜仪、矫正镜片和图案，就可以自动捕获图像。例如，移动设备的加速度计可以用于确定相机相对静止。如果可以获得聚焦图像，则系统可以尝试使用已知的图像处理和检测技术来识别图像中图案的存在。在一些实施例中，可以捕获多个图像，并且可以基于诸如图案聚焦最好的图像、元件是否适当对准等的标准从多个图像中选择图像以进行进一步处理。

在一些实施例中，对象可以是在计算机显示器上显示的图像。对象可以是具有已知几何形状和易于检测的特征点的图案。根据一些实施例，使用棋盘图案。

图5A示出了图案组500，其中图案510、520定位成用于同时检测两个矫正镜片(例如是眼镜架内的两个眼镜镜片)的特性。图案510、520位于边界530内。边界530包括在相对于边界530的已知位置处的边界参考地标532、533、534、535。边界530和/或边界参考地标532、533、534、535在后续步骤中用于校正捕获图像的取向。在优选实施例中，使用四个边界参考地标，但是一些实施例可以使用少至两个边界参考地标。在一个实施例中，边界参考地标532、533、534、535位于边界530的四个内部角的每一个中。边界参考地标532、533、534、535可以是使用计算机视觉技术在捕获图像中可识别的标记，或者可以是通过计算机视觉技术和/或参考图案组500的已知几何形状检测到的固有地标。例如，如果已知边界530是具有四个内部角的矩形，则这四个内部角可以定位并用作边界参考地标532、533、534、535。

图案510，520还包括多个图案参考地标512。在后续步骤中使用捕获图像中的多个图案参考地标512的位置，来确定矫正镜片引入的失真的性质。在一些实施例中，图案参考地标512位于棋盘图案内的正方形的相邻角处。图案参考地标512可以是使用计算机视觉技术在捕获图像中可识别的标记，或者可以是通过计算机视觉技术和/或参考图案组500的已知几何形状检测到的地标。

在图案组500中边界参考地标532，533和图案参考地标512的位置是已知的。那些已知位置允许图案组500在后续步骤中用作参考图案组，捕获图像中的那些相同点的位置可以与其进行比较。

在一些实施例中，检镜仪配置成在眼镜架中的矫正镜片在检镜仪和图案510、520之间的半程时操作。图案510、520配置和间隔成使得当矫正镜片在检镜仪和图案510、520之间的半程时，每个图案510、520与检镜仪和矫正镜片中的一个对准。例如，当图案510、520的中心之间的距离是矫正镜片的中心之间的距离的两倍大时可以实现这种布置。例如，如果眼镜架中的矫正镜片的中心之间的距离是77.5mm，则图案510、520可以间隔成使得图案510、520的中心之间的距离是77.5×2＝155mm。

图案510、520和/或边界530尺寸确定成且配置成使得当检镜仪通过矫正镜片捕获图案的图像时，正常尺寸的眼镜框中的开口完全围绕捕获图像中的图案，意味着图案被矫正镜片完全覆盖。眼镜框的开口又完全包含在边界530内。捕获图像可以被认为具有由穿过矫正镜片(即由其失真)的光产生的一个或多个第一区域，以及由穿过矫正镜片周围(即不由其失真)的光产生的一个或多个第二区域。

在图5B中可以看到示出这种配置的捕获图像550。图案510完全包含在眼镜框540的开口542内，并且图案520完全包含在眼镜框540的开口544内。捕获图像550中的图案510、520已由眼镜框540中的矫正镜片失真。眼镜框540完全包含在边界530内。通过采用这种配置，可以测量由于矫正镜片导致的捕获图像中的图案510、520的失真，而边界参考地标532、533保持不失真。

将领会的是，图5A和5B中所示的图案组500是出于说明性目的，并且在本公开的范围内，可以采用或完全省略不同的配置、尺寸或图案和/或边界的类型。在一些实施例中，可以捕获一个以上的图像，每个图像被裁剪或以其他方式限制为仅包含一个图案。在其他实施例中，捕获两个图案的一个图像，并且将该图像分成两个图像以在后续步骤中对每个图案进行并行处理。在另外的其他实施例中，可以捕获图案的视频剪辑，或者快速连续地捕获多个静态图像。

还应当领会，具有不同特性的镜片将以不同方式使捕获图像中的图案失真。例如，具有正光焦度的镜片将放大捕获图像中的图案，使图案通过矫正镜片显得更大。在那种情况下，图案可以尺寸确定成使得捕获图像中的图案不会太大以致不能由矫正镜片完全包围。类似地，具有负光焦度的镜片将缩小捕获图像中的图案，使图案通过矫正镜片显得更小。在那种情况下，图案可以尺寸确定成使得捕获图像中的图案不会太小，以致不能在后续步骤中进行识别和处理。因此，在一些实施例中，可以在显示装置上显示图案，从而允许根据镜片的特性或其他考虑来配置图案尺寸。在一些实施例中，可以向用户提供接口(经由显示设备或检镜仪210)以调节图案的尺寸，或者选择镜片的特性并导致显示适当尺寸的图案。在其他实施例中，图案可以由系统自动调节尺寸，使得它是捕获图像中的正确尺寸。

在图5B中的捕获图像550中可以看到，边界530从图5A中所示的水平矩形配置逆时针旋转，并且图5B中的图案510、520和边界530比图5A中的其对应物小。这些变化使得难以直接将捕获图像550的图案组500与参考图案组500进行比较。

因此，返回图4，在步骤430，将捕获图像变换成理想坐标系。在一些实施例中，将捕获图像变换成由图5A的参考图案组500表示的理想坐标系。该变换可能涉及旋转、调节尺寸、裁剪和倾斜图像以消除由图像捕获过程引入的任何失真或不精确性。在一些实施例中，通过检测捕获图像550中的边界参考地标532'、533'、534'、535'，并且使用图像处理技术来变换捕获图像550以使边界参考地标532'、533'、534'、535'出现在与图5A的参考图案组500中的相应边界参考地标532、533、534、535捕获图像中的相同的位置，将捕获图像变换成理想坐标系。边界参考地标532'、533'、534'、535'可以通过计算机视觉技术来检测，并且边界参考地标532'、533'、534'、535'或构成它们的像素可以配置成具有适合执行此类计算机视觉技术的形状、颜色或其他特性。

在一些实施例中，从捕获图像550中的边界参考地标532、533、534、535和图5A的参考图案组500中的相应边界参考地标532、533、534、535之间的距离确定矩阵变换。然后将矩阵变换应用于捕获图像550的一些或全部像素以便实现变换。

在图5C中可以看到在变换成理想坐标系之后出现的捕获图像550。该变换的捕获图像550中的边界参考地标532'、533'、534'、535'与图5A的参考图案组500中的边界参考地标532、533、534、535处于相同的位置。

在步骤440，处理捕获图像以确定从参考图案到捕获图像的图案的整体失真。可以通过将捕获图像550中的图案510、520与参考图案组500中的图案进行比较来确定整体失真(即，由矫正镜片以及用于捕获图像的相机镜头引入的失真)。在一些实施例中，通过将捕获图像550中的多个图案参考地标512'与参考图案组500中的多个图案参考地标512进行比较来执行比较。

图6示出了覆盖在参考图案组500中的多个图案参考地标512的位置上的示例性捕获图像550中的多个图案参考地标512'的位置。捕获图像中的每个图案参考地标512a'、512b'和在参考图案组中的其对应参考地标512a、512b之间的距离可以用于确定描述从理想坐标系到捕获图像的失真(即，变换)的屈光度矩阵P。

普伦提西(Prentice)定律描述了镜片中的引入棱镜量。P可以用于以矩阵形式将Prentice定律表示为x_test＝Px_ref，其中x_test是捕获图像中的图案参考地标512a'、512b'的位置的矩阵，并且其中x_ref是参考图案组中的对应参考地标512a、512b的位置的矩阵。

屈光度矩阵P由下式给出：

其中

P_x＝S+Csin²θ [2]

P_y＝S+Ccos²θ [3]

P_t＝-Csinθcosθ [4]

代数求解允许确定以下值：S，与镜片的球面度有关的值；C，与镜片的散光度有关的值；以及θ，镜片的散光角。

S和C的值描述由矫正镜片和检镜仪的相机的镜片两者引入捕获图像中的失真。因此，在步骤450，确定可归因于矫正镜片的捕获图像中的图案的失真。特别地，当矫正镜片位于相机和图案之间的中间位置时，矫正镜片沿着对应于θ和θ+90°的两个正交轴的焦距f_θ和f_θ+90°由以下公式确定：

其中，l是图案和检镜仪的相机镜头之间的距离。为了确定l的值，相机和/或镜头的参数可以被确定或直接从数据存储装置访问。在一些实施例中，可以从捕获图像中的元数据或者在用于检镜仪的配置信息中确定相机镜头的焦距f。图案的高度h可以是已知的。距离l可以从f和其他参数确定。在标题为“智能手机测距仪(SMARTPHONE RANGE FINDER)”且于2016年1月15日提交的美国专利申请第14/996,917号中描述了用于确定距对象(例如，图案)的距离的方法和系统，其全部公开内容通过引用整体合并于此。

在步骤460，确定矫正镜片的至少一个特性。在一些实施例中，可以确定矫正镜片的球面值、散光值和轴测量值，从而允许确定矫正镜片的处方。球面测量值指示以屈光度为单位测量的镜片光焦度的量。可以规定矫正镜片一定的球面值，以矫正眼睛的所有子午线中的近视或远视。在一些实施例中，可以使球面值带符号，其中负值表示近视处方并且正值表示远视处方。

散光值指示为散光规定的镜片光焦度的量。如果没有规定散光矫正，则散光值可以为零。散光测量指示矫正镜片具有不增加曲率的第一子午线和垂直于第一子午线的第二子午线，所述第二子午线包含矫正散光的最大镜片曲率。

轴值描述柱面的第二子午线的取向。轴值的范围可以从1°到180°，其中90°对应于眼睛的竖直子午线，并且180°对应于水平子午线。

还可以为矫正镜片确定其他值，例如代表应用到多焦点(例如，双焦点或三焦点)镜片的底部的增加放大率的ADD值。

在一些实施例中，可以通过以下公式确定矫正镜片的球面值、散光值和轴测量值：

SPH＝1000/f_θ [7]

AXIS＝180°-θ [9]

其中从矫正镜片的配戴者的角度进行AXIS的确定。

SPH、CYL和AXIS的值可以显示在检镜仪的屏幕上，可以存储在检镜仪的存储器(例如数据库或文件)中，和/或可以经由检镜仪的网络接口输送到另一方，例如与矫正镜片拥有者有联系的眼科医生，以进行处方的验证或填写。例如，过程可以由戴眼镜但不知道那些眼镜的处方的人执行。通过本文讨论的方法获得的信息可以传输给该人的眼保健专业人员，所述专业人员可以使用该信息订购具有正确处方的新的一副眼镜。

过程400在步骤470处结束。

在一些实施例中，可以放宽矫正镜片位于检镜仪和图案之间的半程的要求。可以替代地使检镜仪和/或矫正镜片相对于彼此和图案移动，检镜仪捕获多个图像。对于每个图像，可以如上所述确定S和C的值。已知当矫正镜片位于检镜仪和图案之间的中间处时，S和S+C具有极值(即，最小值或最大值)。S和S+C生成极值的图像可以用作本文描述的方法的基础。

还应当领会，尽管这里给出的示例涉及眼镜形式的矫正镜片，但是方法和系统可以适用于其他类型的矫正镜片，例如隐形眼镜，假设可以将隐形眼镜保持在适合执行所要求保护的方法的方位和位置。

在一些实施例中，捕获图像不变换成理想坐标系。而是，捕获两个图像：如在本文的各个实施例中所讨论的，其中矫正镜片设置在检镜仪和图案之间的第一图像，以及除了矫正镜片已被移除外与第一图像相同的第二“参考”图像。由于在第二图像中不存在镜片的失真效果，因此可以使用相对于方法400中的步骤440所讨论的技术将第一图像直接与第二图像进行比较，以确定失真量。

如上所述(例如，结合公式1-9)，将矫正镜片放置在检镜仪相机和显示图案之间的半程对于无固定装置检镜仪操作可能是有帮助的。然而，对于用户而言，找到合适的半程位置可能是具有挑战性的。

如上文进一步指出的，如果检镜仪和/或矫正镜片相对于彼此和图案移动，则可以放宽将矫正镜片定位在检镜仪和图案之间的半程的要求，检镜仪在移动期间捕获多个图像以识别S和S+C的极值，从而识别矫正镜片位于半程位置的多个图像中的一个。

然而，捕获、存储和/或处理多个图像以识别S和S+C的极值可能在计算上昂贵(例如，就CPU周期，内存使用和/或功率而言)。

根据本主题公开的各个方面，提供了改进的检镜仪系统和方法，其中可以确定图案和检镜仪的相机镜头之间的距离l以及图案和矫正镜片之间的距离l1和/或矫正镜片和图案之间的距离l2(例如，l-l1)。使用这些确定距离中的一个或多个，可以指导用户在捕获分析图像之前将矫正镜片放置在半程位置(例如，l1＝l2)，和/或检镜仪可以补偿检镜仪、矫正镜片和图案的相对位置。

可通过首先使用用与图案接触的矫正镜片捕获的补充测量图像(有时在本文中称为接触图像或第一图像)确定矫正镜片的绝对尺寸和形状，来确定距离l、l1和/或l2。图7-11示出了使用接触图像的无固定装置检镜仪操作的各个方面。

例如，图7示出了系统200的透视图，在所述系统中布置有检镜仪210、安装在一对眼镜704的框架708中的两个矫正镜片220以及图案230，以捕获接触图像。在图7的示例中，图案230显示在膝上型计算机702上的显示图像700中。膝上型计算机702可以与检镜仪210(在该示例中实现为移动电话)配对。检镜仪210可以从膝上型计算机702获得用于膝上型计算机702的显示器的显示特征，并且可以向膝上型计算机702提供指令以控制图像700和/或图案230的显示。

例如，检镜仪210可以获得与膝上型计算机702的显示器关联的信息，例如指示膝上型计算机702的显示器的尺寸(例如，高度和宽度)和/或显示器的像素尺寸和密度的尺寸信息。使用该信息，检镜仪210可以确定和/或指示膝上型计算机702调节图案230的特征的绝对物理尺寸。在图7的示例中，显示具有嵌入参考地标706的单个全屏图案230。在该示例中，参考地标706可以用作边界参考地标(例如，用于捕获图像的取向和变换)，如上文结合边界参考地标532、533、534和535所述。在该示例中，可以在图案230内提供图案参考地标(例如图案参考地标512)和/或图案的特征(例如，图案正方形或其他形状的接口角)可以用作图案参考地标。

在图7所示的操作中，当矫正镜片220与图案230接触(例如，与膝上型计算机702的显示器接触，同时显示器显示图案230)时，检镜仪210通过矫正镜片220和框架708的外部捕获矫正镜片220、框架708和图案230的接触图像。在所示的配置中，由于矫正镜片220与图案230接触，因此图案230基本上没有矫正镜片220产生的失真。因此，接触图像中的图案特征的尺寸是已知的(例如，存储在存储器350中)，并且矫正镜片220的边缘(例如，由图案230的被框架708遮挡的部分识别)相对于图案230的位置可以用于确定每个矫正镜片的绝对尺寸和形状。

如图7的示例中所示，指令703可以在检镜仪210的显示器上被提供。在其他实施方式中，指令703可以被全部或部分地提供在膝上型计算机702的显示器或另一设备上。图8示出了可以在使用检镜仪210的检镜仪操作期间提供的指令703的示例。如图8中所示，指令703可以包括边界参考地标706的表示800，以及相对于边界参考地标706的表示800处于适当位置的眼镜704的表示802(包括框架708和镜片220的表示804和806)，全部基于由检镜仪210的相机捕获的一个或多个图像。如图所示，可以包括文本指令801和/或图形指令803，以指示用户将眼镜704平放在图案230上(例如平放在膝上型计算机702的屏幕上)，就像图7的配置一样，并且捕获图像(例如拍摄照片)。

如图8中所示，可以显示指示每个矫正镜片220的外边界的镜片边界指示器810。例如，可以在由检镜仪210捕获的图像中从显示图案230分割眼镜704，并且与镜片220对应的形状可以根据所得的连接部件的位置和相对尺寸来推断。镜片边界指示器810可以基于推断的镜片形状生成，然后可以叠加在智能手机的相机视图上，如图8中所示，以向用户提供镜片已被精确定位的反馈。

图8还示出了检镜仪210可以如何确定镜片220中的一者或两者是否被部分遮挡(例如，通过用户的手指或眼镜的镜腿)。例如，可以通过使用形状镜像和/或对准程序比较一对眼镜704中的两个镜片220的镜片形状来检测遮挡。当一个镜片的镜像形状与另一镜片的形状实质上不同(例如，小大于阈值)时可以检测到遮挡。

遮挡的精确定位和形状可以由检镜仪210通过选择遮挡镜片形状上与未遮挡镜片形状不匹配的点来确定。然后可以将这些选定点所限定的遮挡边界814叠加在智能手机的相机视图上，以告知用户遮挡的性质和位置，以便其可以由用户解决。可以提供附加指令821以指示用户去除遮挡(如果检测到遮挡)或提醒用户避免遮挡镜片。

如上所述，当在矫正镜片220平放在图案230上的图7的配置中用系统200捕获接触图像时，可以将边界(在图8中由边界指示器810指示)与图案230中的图案特征的已知尺寸进行比较以确定每个矫正镜片220的绝对尺寸和形状。

在捕获接触图像之后(例如，响应于用户动作或自动地，如上所述)，可以改变指令703以指示用户将矫正镜片220移动到检镜仪210和图案230之间的大约半程的位置。

图9示出了处于一种配置的系统200的俯视透视图，在所述配置中用户已移动眼镜704，使得矫正镜片220位于检镜仪210和图案230之间的中间位置900。图9示出了图案230和矫正镜片220之间的距离l1，矫正镜片220和图案230之间的距离l2，以及相机和图案之间的总距离l。

可以实时处理在矫正镜片220的运动和定位期间捕获的图像以识别镜片220的形状和尺寸，并且通过与接触图像中的形状和尺寸比较来确定距离l1和l2。可以将这些确定距离中的一个或多个和/或绝对和/或相对距离的图形指示器实时报告给用户(例如，使用检镜仪210的显示器)以帮助用户将眼镜引导到期望的中间位置900，例如半程位置，在所述位置处图案230和矫正镜片220之间的距离l1与矫正镜片220和图案230之间的距离l2基本相同(例如，在差异阈值内)。

镜片边界指示器810和/或遮挡指示器814也可以在矫正镜片220的运动和定位期间由检镜仪210实时显示，以向用户指示矫正镜片相对于参考地标706的位置，并且如果一个或多个镜片被遮挡则向用户发出警报。

当基于镜片220的已知尺寸从接触图像的处理(例如，没有检测到遮挡)确定距离l1和l2大约相同(例如，在差异阈值内)时，检镜仪210可以例如通过显示“绿灯”或竖起大拇指的图标来提供用户已正确地定位检镜仪210、矫正镜片220和图案230的指示。当已实现矫正镜片220的期望定位(例如，在半程位置)时，可以向用户提供捕获检镜仪图像(例如，镜片光焦度测量图像)的指令，或者可以自动地捕获检镜仪图像。使用捕获检镜仪图像来测量镜片220的特性(例如，如以上结合图3所述)。

以该方式，可以将在检镜仪210和镜片220的定位期间获得的信息实时地报告回给用户(例如，与如上所述重复计算和比较S和S+C相比，具有减少的计算量和功率)以帮助用户交互地调节眼镜和智能手机的布置，以便实现期望的成像条件。在捕获检镜仪图像之后，该信息(例如，相对距离)也可以为用户显示。在一些实施方式中，然后检镜仪可以提供重新获取或接受该检镜仪图像的选项。

应当领会，尽管图7-9在膝上型计算机702的整个显示器上示出了共同图案，但是在各种场景中，可以使用多个图案(例如，两个图案，例如用于一对眼镜的两个镜片的图案510和520，或者用于渐进或多焦点镜片的两个以上图案)。然而，也可以使用结合图7-9示出和描述的单个图案(例如，捕获图像的子区域分析)以确定多焦点、渐进或其他复杂镜片布置的各种特性。还应当领会，尽管结合图7-9描述了单个接触图像和单个检镜仪图像，但是在一些情况下，多个接触图像和/或多个检镜仪图像可以被捕获并且聚集、平均、或者以其他方式组合和/或共同处理，以提供更准确的结果。例如，多个图像可以堆叠或以其他方式组合以进行分析，和/或来自多个图像的测量结果可以被平均或以其他方式组合。例如，本文所述的镜片光焦度估计操作受到几个量的测量精度影响，例如，捕获图像中的测试图案的失真，以及图案和镜片相对于检镜仪设备的位置和取向。这些测量可能会出现从一个时刻到下一个时刻部分不相关的不准确。通过获取连续的相似图像并聚集导出的估计测量值，可以减轻时间上不相关的噪声源的影响。

图10示出了根据本主题技术的各个方面的用于检镜仪操作的示例方法的流程图。为了说明目的，图10的示例方法在本文中参考图2、3和7-9的部件进行描述。进一步出于解释目的，图10的示例方法的一些框在本文中描述为串行地或线性地发生。然而，图10的示例方法的多个框可能并行地发生。另外，图10的示例方法的框不需要以所示的顺序被执行和/或图10的示例方法的一个或多个框不需要被执行。

在所示的示例流程图中，在框1000处，提供诸如图案230的图案。如上所述，图案可以是印刷图案，或者可以由诸如膝上型计算机702的计算设备提供(例如，由计算设备本身和/或与诸如实施为移动电话的检镜仪设备210的检镜仪设备协作)。

在框1002处，提供指令(例如，使用检镜仪设备的显示器)以使矫正镜片与图案接触(例如，平接触)(例如，参见图7和9)。尽管结合单个矫正镜片来描述图10的示例，但是可以针对一个以上的矫正镜片，例如安装在框架中的一对矫正镜片执行图10的处理。

在框1004处，通过矫正镜片获得图案的第一图像(例如，接触图像)(例如，通过检镜仪的相机)，其中矫正镜片与图案接触。可以通过自动地或响应于如本文所述的用户动作用检镜仪设备捕获图像来获得第一图像。

在框1006处，检镜仪使用第一图像来识别矫正镜片的外边界(例如，通过从第一图像中的图案分割矫正镜片和/或矫正镜片的框架并识别分割图像中的连接部件的位置，以获得与外边界对应的点)。诸如图8的边界指示器810的边界指示器可以与如上所述的矫正镜片的表示一起显示。

在框1008处，检镜仪确定矫正镜片是否被遮挡。确定矫正镜片是否被遮挡可以包括识别单个矫正镜片的不规则边缘或识别一对眼镜的两个镜片的镜像形状之间的形状差异(例如，参见图8和相关的讨论)。

如果确定矫正镜片被遮挡，则在框1010处，检镜仪可以显示具有遮挡指示器(例如，图8的遮挡指示器814)的第一图像，所述遮挡指示器与遮挡镜片的用户手指的表示812关联。当检测到遮挡时，检镜仪可以连续地返回到框1004、1006、1008和1010，直到去除遮挡。

如果确定未遮挡矫正镜片，则在框1012处，可以存储第一图像和识别的边界(例如，在诸如检镜仪的存储器350的存储器中)。

在框1014处，基于识别的边界和图案来确定矫正镜片的尺寸和形状。例如，图案可以被提供具有已知形状和绝对尺寸的特征，使得可以通过与接触图像中的图案的特征进行比较来确定矫正镜片的绝对尺寸。例如，如果图案包括正方形的棋盘图案，每个正方形的宽度为X mm，并且矫正镜片的最大尺寸跨越Y个正方形，则矫正镜片的最大尺寸具有X*Ymm的长度。也可以测量镜片的一个或多个附加尺寸。使用该信息，可以使用任何后续图像中的镜片的最大尺寸的长度(以图像像素计)来确定相机和矫正镜片之间的距离(例如，如果像素立体角是已知的)。与已知尺寸的图案特征组合，可以从第二图像确定上述所有距离l、l1和l2。

在框1018处，可以提供与第一图案不同的第二图案。第二图案可以包括多个图案，例如用于多个镜片的图案510和520和/或用于多焦点或渐进镜片的一个或多个附加图案。然而，如果需要，在框1000处显示的图案可以保持显示而不是显示第二图案。

在框1020处，检镜仪可以提供指令以将矫正镜片放置在检镜仪设备的相机和图案之间的中间位置900，例如半程位置。

在框1022处，由检镜仪通过矫正镜片获得图案(例如，在框1000处提供的第一图案或在框1018处提供的第二图案)的第二图像，其中矫正镜片处于中间位置处。矫正镜片的外边界也可以在第二图像中被识别。

在框1024处，检镜仪确定矫正镜片是否被遮挡。

如果确定矫正镜片被遮挡，则在框1026处，检镜仪可以显示具有遮挡指示器(例如，图8的遮挡指示器814)的第一图像，所述遮挡指示器与遮挡镜片的用户手指的表示812关联。当检测到遮挡时，检镜仪可以连续地返回到框1022、1024和1026，直到去除遮挡。

如果确定矫正镜片未被遮挡，则在框1028处，确定相机和矫正镜片之间的距离l1以及矫正镜片和图案之间的距离l2(例如，l–l1)(例如，使用在框1014处确定的矫正镜片的已知尺寸，第二图像和/或图案的特征的已知尺寸)。

在框1030处，检镜仪可以确定检镜仪和矫正镜片之间的距离以及矫正镜片和图案之间的距离是否在差异阈值内(例如，距离l1是否大约等于距离l2)。以该方式，可以确定矫正镜片是否处于期望的中间位置(例如，半程位置)。

如果确定矫正镜片不在期望的中间位置，则在框1032处，可以由检镜仪提供重新定位指令。例如，重新定位指令可以包括绝对和/或相对距离l1和l2的基于文本和/或图形显示，和/或指示用户移动矫正镜片和/或检镜仪的指示器，例如图形箭头或文本。

当矫正镜片不处于中间位置时(例如，由距离l1和l2的计算和比较确定)，检镜仪可以连续地重复框1022、1024、1026、1028、1030和/或1032的操作，直到矫正镜片处于期望的中间位置。

如果在框1030处确定矫正镜片处于期望的中间位置，则检镜仪可以在框1034处存储通过矫正镜片的图案的第二图像。在框1030处，检镜仪还可以通过提供例如“绿灯”或竖起大拇指的图标来向用户提供矫正镜片正确地定位在期望的中间位置的指示。然后可以响应于在该位置处的检测或者响应于用户的后续图像捕获动作来自动捕获并存储第二图像。以该方式，框1030和1032的操作可以帮助指导用户将矫正镜片放置在相机和图案之间的半程位置处，以进行最佳测量。然而，还应当领会，在一些场景中，框1030和1032的操作可以被省略或中断，并且在框1028处确定的距离可以用于解决由在相机和图案之间的不同位置处的矫正镜片的位置导致的图案失真的差异。

在框1036处，可以将第二图像变换成理想坐标系。例如，第二图像可以变换成由图7的参考图案组706表示的理想坐标系。该变换可能涉及旋转、调节尺寸、裁剪和倾斜第二图像以消除由图像捕获过程引入的任何失真或不精确。在一些实施例中，通过检测第二图像中的边界参考地标706，并且使用图像处理技术来变换第二图像以使第二图像中的边界参考地标出现在与参考图案组中的对应边界参考地标706相同的第二图像中的位置，将第二图像变换成理想坐标系。可以通过计算机视觉技术来检测第二图像中的边界参考地标，并且可以将检测到的边界参考地标或构成它们的像素配置成具有适合于执行这样的计算机视觉技术的形状、颜色或其他特性。

在一些实施例中，从第二图像中的边界参考地标和参考图案组中的对应边界参考地标706之间的距离确定矩阵变换。然后将矩阵变换应用于第二图像的一些或全部像素以便实现变换。

在框1038处，处理第二图像以确定从参考图案到捕获图像的图案的整体失真。可以通过将第二图像中的图案与参考图案中的图案进行比较来确定整体失真(即，由矫正镜片以及用于捕获图像的相机镜头引起的失真)。在一些实施例中，通过将第二图像中的多个图案参考地标(例如512')与参考图案组中的多个对应图案参考地标(例如图案参考地标512)进行比较来执行比较。然后可以确定可归因于矫正镜片的捕获图像中的图案的失真(例如，使用确定距离l，其中使用第二图像以及图案的特征的已知尺寸和/或矫正镜片的确定尺寸来确定l)。可以使用确定距离l以及当矫正镜片位于图案和相机之间的半程位置(例如，当l1＝l2＝l/2时)时使用以上公式5和6确定可归因于矫正镜片的捕获图像中的图案失真。在矫正镜片不处于半程位置(例如，l1≠l2)的情况下，用于确定可归因于矫正镜片的捕获图像中的图案失真的公式被修改，如本领域技术人员将理解的，用于确定可归因于矫正镜片的捕获图像中的图案失真。

在框1040处，由检镜仪确定矫正镜片的至少一个特性。例如，可以确定矫正镜片的球面值、散光值和轴测量值，从而允许确定矫正镜片的处方。还可以确定矫正镜片的其他值，例如代表应用于多焦点(例如，双焦点或三焦点)镜片的底部的增加放大率的ADD值。在一些实施例中，可以通过以上公式7、8和9来确定矫正镜片的球面值，散光值和轴测量值。因此，可以至少部分地基于矫正镜片的测量尺寸来确定矫正镜片的至少一个特性。

尽管在本文中描述了各种示例，其中由检镜仪设备210(例如，实施为移动电话或智能电话)执行检镜仪操作，但是应当领会，检镜仪操作中的一些或全部可以由服务器使用由移动设备捕获和传输的图像和/或其他信息执行。例如，图11示出了检镜仪系统的实施方式，所述检镜仪系统包括实施为移动电话的检镜仪210、用于显示图案230的膝上型计算机702、以及经由网络1150与检镜仪210和/或膝上型计算机702通信的服务器1130。

如上所述，本文公开的方面和功能可以实施为这些计算机系统中的一个或多个上的硬件或软件。有许多当前在使用的计算机系统的示例。这些示例尤其包括网络设备，个人计算机，工作站，大型机，联网客户端，服务器，媒体服务器，应用服务器，数据库服务器和Web服务器。计算机系统的其他示例可以包括诸如蜂窝电话和个人数字助理的移动计算设备，以及诸如负载均衡器、路由器和交换机的网络设备。此外，各方面可以位于单个计算机系统上，或者可以分布在连接到一个或多个通信网络的多个计算机系统之间。

例如，各个方面和功能可以分布在配置成向一个或多个客户端计算机提供服务的一个或多个计算机系统之间。另外，可以在包括分布在执行各种功能的一个或多个服务器系统之间的部件的客户端服务器或多层系统上执行各方面。因此，示例不限于在任何特定系统或系统组上执行。此外，可以以软件、硬件或固件或其任何组合来实现各方面。因此，可以使用各种硬件和软件配置在方法、动作、系统、系统元素和部件内实现各方面，并且示例不限于任何特定的分布式架构、网络或通信协议。

再次参考图3，检镜仪210可以经由连接到诸如网络1150的网络的网络接口340与诸如服务器1130的其他系统互连，并且可以与其交换数据。该网络可以包括计算机系统可以通过其交换数据的任何通信网络。为了使用网络交换数据，检镜仪210和网络可以使用各种方法、协议和标准，尤其包括光纤通道、令牌环、以太网、无线以太网、蓝牙、IP、IPV6、TCP/IP、UDP、DTN、HTTP、FTP、SNMP、SMS、MMS、SS7、JSON、SOAP、CORBA、REST和Web服务。为了确保数据传输是安全的，检镜仪210可以使用包括例如TSL、SSL或VPN的各种安全措施经由网络传输数据。

各个方面和功能可以实施为在一个或多个计算机系统中执行的专用硬件或软件。如图3中所示，检镜仪210包括相机310、处理器320、用户接口330、网络接口340、存储器350和检镜仪软件360。

处理器320可以执行导致处理数据的一系列指令。处理器320可以是可商购的处理器，例如英特尔Xeon、Itanium、Core、Celeron、Pentium、AMD Opteron、Sun UltraSPARC、IBMPower5+或IBM大型机芯片，但是可以是任何类型的处理器、多处理器或控制器。处理器320连接到其他系统元件，包括存储器350、相机310等。

存储器350可以用于在检镜仪210的操作期间存储程序和数据。因此，存储器350可以是相对高性能、易失性、随机存取存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。然而，存储器350可以包括用于存储数据的任何设备，例如磁盘驱动器或其他非易失性存储设备。各种示例可以将存储器350组织成具体的并且在一些情况下是唯一的结构，以执行本文公开的功能。

存储器350还可以包括计算机可读和可写的非易失性(非暂时性)数据存储介质，其中存储限定可以由处理器320执行的程序的指令。存储器350还可以包括记录在介质上或介质中的信息，并且该信息可以在程序的执行期间由处理器320处理。更具体地，信息可以存储在具体地配置成节省存储空间或提高数据交换性能的一个或多个数据结构中。指令可以持久地存储为编码信号，并且指令可以使处理器320执行本文所述的任何功能。介质可以例如尤其是光盘，磁盘或闪存。各种部件可以管理存储介质和其他存储元件之间的数据移动，并且示例不限于特定的数据管理部件。此外，示例不限于特定的存储器系统或数据存储系统。

检镜仪210还包括一个或多个用户接口330。用户接口330可以接收输入或提供输出。更特别地，输出设备可以使信息用于外部呈现。输入设备可以接受来自外部源的信息。接口设备的示例包括键盘，鼠标设备，轨迹球，麦克风，触摸屏，打印设备，显示屏，扬声器，网络接口卡等。

尽管以示例的方式将检镜仪210示出为可以在其上实践各个方面和功能的计算机设备的一种类型，但是各方面不限于在如图2和3中所示的检镜仪210上实现。可以在具有与图3中所示不同的架构或部件的一个或多个计算机上实践各个方面和功能。例如，检镜仪210可以包括专门编程的专用硬件，例如，为执行本文公开的特定操作而定制的专用集成电路(ASIC)。尽管另一示例可以使用以Motorola PowerPC处理器运行MAC OS System X的几个通用计算设备以及运行专有硬件和操作系统的几个专用计算设备的网格来执行相同的功能。

检镜仪210可以包括操作系统，所述操作系统管理检镜仪210中包括的硬件元件的至少一部分。通常，处理器或控制器(例如，处理器320)执行操作系统，所述操作系统可以是例如可从Microsoft公司获得的基于Windows的操作系统，例如Windows NT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP、Windows Vista或Windows 7操作系统，可从Apple Computer获得的MAC OS System X操作系统，许多基于Linux的操作系统发行版中的一种，例如，可从Red Hat公司获得的Enterprise Linux操作系统，可从Sun Microsystems获得的Solaris操作系统，或可从各种来源获得的UNIX操作系统。可以使用许多其他操作系统，并且示例不限于任何特定的实施方式。

处理器320和操作系统共同限定计算机平台，可以以高级编程语言为其编写应用程序。这些部件应用程序可以是可执行的、中间的、字节码或解释码，其使用通信协议(例如TCP/IP)在通信网络(例如因特网)上进行通信。类似地，可以使用诸如.Net、SmallTalk、Java、C++、Ada或C#(C-Sharp)的面向对象的编程语言来实现各个方面。也可以使用其他面向对象的编程语言。替代地，可以使用功能、脚本或逻辑编程语言。

另外，可以在非编程环境中实施各个方面和功能，例如，以HTML、XML或其他格式产生的文档，当在浏览器程序的窗口中查看时，所述文档呈现图形用户接口的各方面或执行其他功能。此外，各种示例可以实现为编程或非编程元件，或其任何组合。例如，可以使用HTML来实现网页，同时可以使用C++编写从网页内调用的数据对象。因此，示例不限于特定的编程语言，并且可以使用任何适当的编程语言。因此，本文公开的功能部件可以包括配置成执行所述功能的各种各样的元件，例如可执行代码、数据结构或对象。

上述实施例利用一种用于使用移动设备的相机来确定矫正镜片的特性的方法。在许多不同的应用中可以使用其他实施例来确定镜片的特性，所述应用包括：检测镜片中的缺陷；比较两种不同镜片的特性；基于检测到的衍射量(即失真)确定镜片的结构特性；或需要确定镜片特性的其他应用。

至此已描述了至少一个示例的几个方面，应当领会，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。例如，本文公开的示例也可以在其他环境中使用。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本文所讨论的示例的范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。

Claims

1.一种操作检镜仪系统的方法，所述方法包括：

用所述检镜仪系统的相机通过与图案接触的矫正镜片捕获所述图案的第一图像，所述图案包括黑色和白色正方形的网格；

基于所述第一图像和所述图案用所述检镜仪系统的计算设备确定所述矫正镜片的尺寸；

当所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置时，用所述相机通过所述矫正镜片捕获所述图案的第二图像；

使用所述矫正镜片的确定尺寸用所述计算设备确定所述第二图像中的所述图案的可归因于所述矫正镜片的失真；以及

基于确定的失真用所述计算设备测量所述矫正镜片的至少一个特性，

其中，所述图案包括具有已知尺寸的特征，并且其中，确定所述矫正镜片的尺寸包括：

在所述第一图像中识别所述矫正镜片的外边界；以及

确定位于所述第一图像中的所述外边界内的具有已知尺寸的多个特征，其中，位于所述第一图像中的所述外边界内的具有已知尺寸的特征不会由于所述矫正镜片与所述图案的接触而由所述矫正镜片失真。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述矫正镜片处于所述中间位置时：

使用确定的尺寸和所述第二图像用所述计算设备确定所述矫正镜片和所述相机之间的第一距离；以及

使用所述确定的尺寸和所述第二图像用所述计算设备确定所述矫正镜片和所述图案之间的第二距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用所述确定的尺寸确定所述失真包括使用所述第一距离和所述第二距离中的至少一个确定所述失真。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括用所述检镜仪系统的显示器并基于所述第一距离和所述第二距离提供指令，以移动所述相机或所述矫正镜片。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述指令适于移动所述相机或所述矫正镜片，以指导所述检镜仪系统的用户将所述中间位置改变为所述相机和所述图案之间的半程位置。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括：

用所述检镜仪系统的显示器至少提供所述第一距离和所述第二距离的表示；以及

提供重新获取所述第二图像的选项。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括用所述计算设备确定所述矫正镜片是否在所述第二图像中被遮挡。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所述第二图像，显示所述矫正镜片和所述矫正镜片的外边界的表示以及指示所述矫正镜片的遮挡的遮挡指示器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述矫正镜片包括所述第二图像中的一对眼镜中的两个矫正镜片中的一个，并且其中，确定所述矫正镜片是否被遮挡包括确定所述矫正镜片的外边界是否具有呈所述两个矫正镜片中的另一个的形状的镜像的形状。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，捕获所述第一图像包括在所述矫正镜片与所述图案接触的同时捕获多个第一图像，并且其中，确定所述矫正镜片的尺寸包括聚集与所述多个第一图像关联的信息。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相机包括所述计算设备的相机，其中，所述计算设备包括移动电话，并且其中，所述方法还包括用不同计算设备的显示器显示所述图案。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括将与所述不同计算设备的显示器关联的信息从所述不同计算设备提供给所述移动电话。

13.一种移动设备，包括：

相机；以及

处理器，所述处理器配置成：

通过与图案接触的矫正镜片从所述相机获得所述图案的第一图像，所述图案包括黑色和白色正方形的网格；

基于所述第一图像和所述图案确定所述矫正镜片的尺寸；

在所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置的情况下，通过所述矫正镜片从所述相机获得所述图案的第二图像；

使用所述矫正镜片的确定的尺寸确定所述第二图像中的所述图案的可归因于所述矫正镜片的失真；以及

基于确定的失真测量所述矫正镜片的至少一个特性，

在所述第一图像中识别所述矫正镜片的外边界；以及

14.根据权利要求13所述的移动设备，还包括网络接口，其中，所述处理器还配置成经由所述网络接口与远程计算设备通信，以通过所述远程计算设备协调所述图案的显示。

15.根据权利要求13所述的移动设备，还包括显示器，其中，所述处理器还配置成操作所述显示器以：

提供指令，以将所述矫正镜片放置成与所述图案接触并且捕获所述第一图像；以及

提供指令，以将所述矫正镜片移动到所述中间位置并捕获所述第二图像。

16.一种检镜仪系统，包括：

具有多个尺寸的特征的图案；以及

移动设备，所述移动设备包括：

相机；

存储与所述图案和所述特征的尺寸关联的信息的存储器；以及

处理器，所述处理器配置成：

使用所述相机通过与所述图案接触的矫正镜片捕获所述图案的第一图像，所述图案包括黑色和白色正方形的网格；

使用与所述图案和所述特征的尺寸关联的信息，基于所述第一图像和所述图案确定所述矫正镜片的尺寸；

当所述矫正镜片处于所述相机和所述图案之间的中间位置时，使用所述相机通过所述矫正镜片捕获所述图案的第二图像；

基于确定的失真测量所述矫正镜片的至少一个特性，

其中，所述图案包括具有已知尺寸的特征，并且其中，确定所述矫正镜片的尺寸还包括：

在所述第一图像中识别所述矫正镜片的外边界；以及

17.根据权利要求16所述的检镜仪系统，其中，所述图案包括印刷图案。

18.根据权利要求16所述的检镜仪系统，还包括具有显示器的计算机，其中，所述图案包括由所述计算机的显示器显示的图案。

19.根据权利要求18所述的检镜仪系统，其中，所述移动设备被配置成从所述计算机接收关于所述显示器的尺寸信息，并且使用所述尺寸信息、所述第一图像以及所述图案的特征的已知尺寸来确定所述矫正镜片的尺寸。