ES2841827T3

ES2841827T3 - Procedimiento, dispositivo y programa informático para la adaptación virtual de una montura de gafas

Info

Publication number: ES2841827T3
Application number: ES18737889T
Authority: ES
Inventors: Oliver Schwarz; Tobias Breuninger
Original assignee: Carl Zeiss Vision International GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Vision International GmbH
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: US20200142224A1; WO2019008087A1; CA3068948A1; US11215850B2; EP3425447A1; PL3425447T3; BR122020012139A2; ES2753645T3; US20200319482A1; US11221504B2; EP3425447B1; PT3425447T; DK3425447T3; KR102334280B1; CN111033363A; JP2020525844A; KR20200022499A; CN112989616A; KR20200084058A; JP7097917B2

Abstract

Procedimiento implementado por ordenador para la adaptación de unas gafas que comprende: una adaptación virtual de un modelo de montura paramétrico (81), que comprende una pluralidad de parámetros, a un modelo 3D (72) de una cabeza de una persona, caracterizado por que la adaptación virtual comprende: un primer proceso de adaptación (40) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D de la cabeza (72) para el cumplimiento de las directrices de ajuste específicas (70) para el modelo de montura paramétrico (71), determinándose en el primer proceso de adaptación una primera parte de los parámetros, comprendiendo la primera parte de los parámetros una escalada de la montura de gafas, una inclinación hacia delante y/o una forma de un borde de montura de la montura de gafas, y un segundo proceso de adaptación (41) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D (72) de la cabeza para la adaptación anatómica, determinándose en el segundo proceso de adaptación una segunda parte de los parámetros diferente de la primera parte.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento, dispositivo y programa informático para la adaptación virtual de una montura de gafas

La presente solicitud se refiere a un procedimiento, a dispositivos y a un programa informático para la adaptación virtual de monturas de gafas.

En este caso, por una montura de gafas se entiende, de acuerdo con las normas DIN ESO 77998:2006-01 y DIN ESO 8624:2015-12, un marco o un soporte mediante el cual se pueden llevar lentes de gafas en la cabeza. El término tal como se utiliza aquí también incluye especialmente las monturas de gafas sin borde. Las monturas de gafas también se conocen coloquialmente como marcos de gafas. En el marco de la presente solicitud, una adaptación virtual de una montura de gafas se refiere a una adaptación de un modelo de una montura de gafas a un modelo de una cabeza en un dispositivo de computación normalmente asociado con una representación gráfica de la adaptación de la montura de gafas a una cabeza de una persona en una pantalla, por ejemplo, en una pantalla de ordenador.

Por los documentos US 2003/0123026 A1 o US 2002/015530 A1, por ejemplo, se conoce una adaptación virtual de una montura de gafas a una cabeza. En estas memorias impresas, la colocación virtual de la montura de gafas sirve principalmente para facilitar a un usuario la elección entre diferentes monturas de gafas, mostrándose una representación gráfica de la cabeza del usuario junto con la montura de gafas.

El documento US 9,286,715 B2 revela también un procedimiento para probar virtualmente las gafas. En este caso, se definen varios puntos tanto en una montura de gafas, como también en una cabeza. Se lleva a cabo un posicionamiento de la montura de gafas en la cabeza haciendo coincidir puntos seleccionados en la montura de gafas con puntos seleccionados en la cabeza. El cambio de posición se realiza modificando los puntos seleccionados. Esto permite un posicionamiento con una precisión suficiente para el propósito del documento US 9,286,715 B2 de poner a disposición una prueba virtual para obtener una impresión visual. De manera similar, el documento US 2005/162419 A describe una colocación virtual de una montura de gafas con la ayuda de puntos de características. En esta memoria impresa, en primer lugar, se escala una montura y a continuación se posiciona en distintas direcciones. Finalmente, las varillas de la montura de gafas se giran alrededor de dos ejes espaciales.

La empresa Volumental pone a disposición un vídeo de demostración del software "Vacker" en "https://www.volumental.com/face-scanning/", estado 5 de marzo de 2017, en el que se representa una cabeza con unas gafas puestas y en el que se pueden modificar los parámetros de las gafas mediante deslizadores, por ejemplo, el ajuste de las gafas en el dorso de la nariz, o también otros parámetros como el ángulo de las lentes de la montura. También se pueden seleccionar el color de la montura de gafas o un color de las bisagras de la montura de gafas. A continuación, se emiten los parámetros seleccionados. En este vídeo también se ajustan distintos parámetros de un modelo paramétrico de una montura de gafas.

Por el documento US 2015/0055085 A1 se conoce otro sistema para la adaptación virtual de unas gafas. Aquí se lleva a cabo una adaptación automática de las gafas, ajustándose el tamaño y el asiento de las gafas a la cabeza de una persona. Además, se pueden seleccionar la forma, el estilo y el color de las gafas.

Por el documento DE 10216824 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para la construcción de unas gafas a medida, es decir, unas gafas adaptadas a una cabeza de una persona. En este procedimiento se registran los datos de la imagen de la cabeza en dos o tres dimensiones, se selecciona un par de gafas de muestra y se representa el par de gafas de muestra en dependencia de los parámetros de construcción del par de gafas de muestra. Los parámetros de construcción se determinan sobre la base de los datos de la imagen de la cabeza.

El documento US 2015/0277155 A1 revela una personalización de montura de una montura de gafas, en la que se miden las distancias en un rostro de una persona y se crea una montura de gafas mediante impresión 3D basada en las distancias medidas.

El documento US 2013/0088490 A1 revela un procedimiento iterativo para la adaptación de una montura de gafas, llevándose a cabo un posicionamiento de la montura de gafas en pequeños pasos y realizándose la adaptación sobre la base de una detección de colisión en la que se comprueba si la montura de gafas se solapa con la cabeza de la persona.

El documento US 2015/0293382 A1 revela una determinación de parámetros para una prueba de gafas virtual por medio de una fotografía de una persona con una montura de ejemplo colocada. Los parámetros determinados por medio de esta montura de ejemplo se modifican adecuadamente para una prueba virtual de una montura virtual. Dado que la persona ya lleva una montura de gafas cuando se realiza la fotografía, no se utiliza aquí ningún modelo tridimensional de la cabeza sin la montura de gafas.

En el artículo "Virtual Try-On of Eyeglasses using 3D-Model of the Head", Institute for Infocomm Research, diciembre de 2011, DOI:10.1145/2087756.2087838, Niswar, Kahn, y Farbiz describen un procedimiento para la prueba virtual de unas gafas. El mismo se basa en cuatro puntos de referencia, situándose dos puntos en la nariz y dos puntos en las orejas. En este proceso se ajusta un modelo de cabeza en 3D mediante la deformación de un modelo de cabeza genérico basado en algunos puntos de características.

El documento US 2016/0327811 A1 describe un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1. En este procedimiento se parte de un modelo virtual de una montura. Éste se adapta a una cabeza mediante deformación. En este caso, para la adaptación de la montura de gafas se pueden aplicar criterios de ajuste, por ejemplo, una maximización de una superficie de contacto de las plaquetas nasales con respecto a la nariz de una persona, una maximización de una superficie de contacto de las varillas de las gafas, un centrado de un borde de montura de la montura de gafas con respecto a los ojos, una alineación de la montura de gafas o una minimización de la superficie de contacto del borde de montura con respecto a los pómulos de la persona y con respecto a las cejas de la persona.

Como posible ampliación de estos criterios se menciona una especificación de los valores objetivo. Los valores objetivo de este tipo pueden referirse, por ejemplo, a una distancia entre las dos varillas de gafas de la montura de gafas, una inclinación de la montura hacia delante, una distancia entre las plaquetas de la montura, una distancia entre un ojo y el borde de montura, una distancia entre el borde de montura y las cejas y los pómulos, una inclinación hacia delante de la montura de gafas o un ángulo de las lentes de montura de la montura de gafas. Estos parámetros y valores objetivo se incorporan a una función de costes, llevándose a cabo una optimización mediante un proceso de optimización convencional, por ejemplo, un algoritmo de Levenberg-Marquardt. A continuación, la montura todavía se puede deformar.

En el caso de este proceso resulta problemático que en un proceso de optimización de este tipo no se alcanza necesariamente un óptimo global, dado que los procedimientos de optimización, como el algoritmo de Levenberg-Marquardt, generalmente sólo encuentran un mínimo local de la función de costes. En caso de ondulaciones de superficie de los modelos 3D utilizados para las monturas de gafas o para la cabeza, la optimización puede "atascarse" en una ondulación de superficie de este tipo lejos del valor óptimo, por lo que no se logra una adaptación óptima.

Además, una optimización por medio de un procedimiento de optimización de este tipo con el uso de muchos parámetros resulta muy compleja desde un punto de vista computacional. Esto complica la utilización de los modelos de montura paramétricos, en los que es necesario optimizar un mayor número de parámetros.

En general, el problema de los procedimientos descritos en esta memoria impresa, al igual que de los procedimientos descritos en las otras memorias impresas citadas, consiste en que los fabricantes suelen proporcionar ciertas directrices de ajuste para la adaptación de monturas de gafas que definen principalmente criterios estéticos para el ajuste de las gafas, por ejemplo, un posicionamiento del borde de montura relativamente con respecto a rasgos faciales como los ojos o las cejas. La consideración de las directrices de ajuste asignadas a la respectiva montura de gafas no es posible de manera sencilla con los procedimientos antes descritos. Por otra parte, estas directrices de ajuste relacionadas con la montura contribuyen a conseguir el ajuste de la montura de gafas a la cabeza, pretendido para la respectiva montura de gafas.

El documento WO 2016/164859 A1 describe, de manera similar al documento US 2016/0327811 A1, un procedimiento implementado por ordenador para la adaptación de unas "gafas", especialmente de una montura de gafas, a un modelo 3D de la cabeza de una persona. En este caso se lleva a cabo una modificación de los parámetros de un modelo paramétrico de la montura de gafas para su ajuste anatómico a una cabeza de acuerdo con los criterios generales que se aplican a todas las monturas de gafas.

El documento US 2015/0243015 A1 se refiere a un procedimiento para la puesta a disposición de una montura de gafas mediante la captura de una imagen de un rostro, en la que se identifican en el rostro determinados puntos denominados "puntos de forma" y se determina una forma del rostro sobre la base de estos puntos.

El documento US 5,576,778 A se refiere a un sistema para el diseño de formas de lentes de gafas basado en datos de imagen del rostro de una persona. En este caso se utilizan puntos determinados, que representan los rasgos faciales de la cara, y líneas auxiliares.

Por este motivo, partiendo del documento US 2016/0327811 A1, una tarea de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la adaptación virtual de una montura de gafas a la cabeza de una persona, siendo posible en esta adaptación tener en cuenta de manera sencilla unas directrices de ajuste específicas como éstas de la montura que adaptan una montura de gafas a una cabeza, especialmente desde un punto de vista estético. Además, deben ponerse a disposición un programa informático y un dispositivo correspondiente.

Esta tarea se resuelve con un procedimiento según la reivindicación 1, así como con un dispositivo según la reivindicación 14.

Las reivindicaciones dependientes definen otros ejemplos de realización, así como otros dispositivos y programas informáticos.

Según la invención, se proporciona un procedimiento implementado por ordenador para la adaptación virtual de unas gafas que comprende una adaptación virtual de un modelo de montura paramétrico de una montura de gafas a un modelo 3D de la cabeza de una persona. El procedimiento se caracteriza por que la adaptación virtual comprende los siguientes pasos de procedimiento:

un primer proceso de adaptación del modelo de montura paramétrico al modelo 3D de la cabeza para el cumplimiento de las directrices de ajuste específicas para el modelo de montura paramétrico, y

un segundo proceso de adaptación del modelo de ajuste paramétrico al modelo 3D de la cabeza para la adaptación anatómica.

Mediante la división de la adaptación en el primer proceso de adaptación y en el segundo proceso de adaptación, las directrices de ajuste específicas, que como se ha explicado antes pueden estar preestablecidas por los fabricantes de monturas, pueden tenerse en cuenta fácilmente de forma genérica en el primer proceso de adaptación. En el segundo proceso de adaptación se puede realizar una adaptación anatómica restante a la forma de la cabeza. Según la invención, el modelo de montura paramétrico presenta varios parámetros. En este caso, una primera parte de los parámetros se determina en el primer proceso de adaptación y una segunda parte de los parámetros diferente de la primera parte se determina en el segundo proceso de adaptación. Por consiguiente, especialmente en el segundo proceso de adaptación de la adaptación anatómica es necesario determinar menos parámetros libres restantes, lo que facilita la búsqueda de un óptimo en caso de uso de algoritmos de optimización convencionales.

A continuación, se explican más detalladamente los términos utilizados en el procedimiento antes descrito y en el que se describe más adelante:

"Virtual" es la adaptación, ya que el proceso tiene lugar en un dispositivo informático, por ejemplo, en un ordenador personal (PC), y la montura de gafas real no se coloca en la cabeza real.

Por un modelo, especialmente un modelo 3D, se entiende una representación tridimensional de objetos reales que están disponibles como un conjunto de datos en un dispositivo de almacenamiento, por ejemplo, una memoria de un ordenador o un soporte de datos. Una representación tridimensional como ésta puede ser, por ejemplo, una malla 3D (en inglés "3D mesh") compuesta por un conjunto de puntos 3D, también llamados vértices, y conexiones entre los puntos, también llamadas bordes. En el caso más simple, estas conexiones forman una malla triangular (en inglés triangle mesh). En una representación de este tipo como una malla 3D sólo se describe la superficie de un objeto, no el volumen. La malla no tiene que estar necesariamente cerrada. Si, por ejemplo, la cabeza se describe en forma de una malla, aparecerá como una máscara. Se pueden encontrar más detalles en relación con los modelos 3D de este tipo en Rau J-Y, Yeh P-C. "A Semi-Automatic Image-Based Close Range 3D Modeling Pipeline Using a Multi-Camera Configuration." Sensores (Basilea, Suiza). 2012; 12(8):11271-11293. doi:10.3390/s120811271; especialmente la página 11289, ilustración "Figura16").

Otra posibilidad para la representación de un modelo 3D es una rejilla de vóxeles (en inglés "voxel grid") que muestra una representación volumétrica. En este caso, el espacio se divide en pequeños cubos o paralelepípedos denominados vóxeles. En el caso más sencillo, para cada vóxel se almacena la presencia o la ausencia del objeto a representar en forma de un valor binario (1 o 0). En caso de una longitud de canto de vóxeles de 1 mm y de un volumen de 300 mm x 300 mm x 300 mm, que representa un volumen típico de una cabeza, se obtiene por consiguiente un total de 27 millones de vóxeles de este tipo. Las rejillas de vóxeles de este tipo se describen, por ejemplo, en M. NieBner, M. Zollhofer, S. Izadi y M. Stamminger. "Real-time 3D reconstruction at scale using voxel hashing". ACM Trans. Graph. 32, 6, Artículo 169 (noviembre 2013). DOI: https://doi.org/10.1145/2508363.2508374.

El modelo 3D de la cabeza y/o el modelo 3D de la montura de gafas puede ser especialmente un modelo 3D con textura. Por un modelo 3D con textura se entiende un modelo 3D que además incluye información del color de los puntos de superficie del objeto real. Mediante el uso de un modelo 3D con textura es posible una representación realista del color de la cabeza y de la montura de gafas.

En este caso, la información sobre el color puede estar contenida directamente en los vértices como un atributo, por ejemplo, como un valor de color RGB (rojo, verde, azul), o se puede adjuntar un par de coordenadas de textura a cada vértice como un atributo. Estas coordenadas deben entenderse como coordenadas de imagen (posiciones de los píxeles) en una imagen de textura adicional. La textura de, por ejemplo, los triángulos antes citados de la malla de triángulos se generan a continuación mediante interpolación a partir de los píxeles de la imagen de textura.

Aquí, un atributo se refiere generalmente a un rasgo, característica o similar asignado a un objeto, en este caso a un vértice respectivo (véase también el artículo de Wikipedia "Atributo (objeto)", estado 5 de julio de 2017).

Un modelo paramétrico es un modelo 3D que presenta uno o varios parámetros variables. Mediante la variación del parámetro o de los parámetros se modifica la geometría del objeto descrito por el modelo 3D, en este caso la montura de gafas, por ejemplo, con respecto al tamaño o a la forma. Entre los ejemplos para los parámetros de este tipo figuran, por ejemplo, una anchura de puente o una longitud de varilla de la montura de gafas o también una forma de un borde de montura de la montura de gafas. El tipo y el número de estos parámetros dependen de la montura de gafas representada por el modelo de montura paramétrico. Un fabricante de la montura de gafas puede establecer para los parámetros especialmente rangos de valores que a continuación describen las monturas de gafas que pueden fabricarse de forma correspondiente. Por un parámetro de montura libre se entiende un parámetro del modelo de montura paramétrico que aún no se ha fijado en el procedimiento, es decir, que aún se tiene que adaptar y determinar.

Las directrices de ajuste son especificaciones sobre cómo posicionar la montura de gafas relativamente con respecto a zonas o puntos de la cabeza como los ojos, las pupilas, las cejas o la nariz. Estas directrices de ajuste específicas para el modelo de montura paramétrico se utilizan especialmente para garantizar una impresión estética deseada por el fabricante de la montura de gafas. Un fabricante respectivo puede proporcionar las directrices de ajuste específicas de la montura, junto con el modelo de montura paramétrico, de forma electrónica, por ejemplo, como archivos correspondientes. En este caso, "específicas de la montura" significa que las directrices de ajuste se ponen a disposición por separado para cada modelo de montura de gafas, proporcionando las mismas indicaciones específicas para este modelo de montura de gafas.

Por el contrario, la adaptación anatómica se refiere a una adaptación que tiene por objeto garantizar un ajuste correcto y cómodo de la montura de gafas en la cabeza. Con esta finalidad se utilizan criterios que no son específicos de la montura de gafas respectiva, sino que se aplican en general a una pluralidad de monturas de gafas diferentes. El fabricante de un dispositivo, con el que se realiza el procedimiento antes descrito, puede preestablecer estos criterios. Dichos criterios también los puede preestablecer y/o ajustar una persona que lleva a cabo el procedimiento, por ejemplo, un óptico o incluso un médico. También es posible que un fabricante de monturas o incluso varios fabricantes de monturas preestablezcan conjuntamente los criterios de este tipo, en cuyo caso los criterios tampoco se refieren específicamente a una montura, sino que se pueden aplicar a distintos tipos de monturas. Ejemplos de criterios de este tipo se refieren a un ajuste correcto de las varillas de gafas en las orejas o a un ajuste correcto de las plaquetas nasales de las gafas. La adaptación anatómica también puede garantizar distancias mínimas con respecto a zonas de la cabeza, por ejemplo, garantizar una distancia mínima de los bordes de montura de la montura de gafas con respecto a los pómulos y/o con respecto a una parte de las cejas de la cabeza y/o una distancia mínima con respecto a las pestañas. Otro ejemplo de una adaptación anatómica es un ajuste de una distancia teórica o de una zona teórica para la distancia entre la lente de gafas y el ojo, es decir, la distancia del vértice corneal (HSA). La distancia del vértice corneal es la distancia entre la superficie delantera de la córnea del ojo y la superficie de la lente de gafas orientada hacia el ojo. Por ejemplo, en el caso de la adaptación anatómica se puede garantizar que se mantenga una distancia de vértice corneal teórica de 12 mm o una distancia de vértice corneal de entre 12 mm y 17 mm. La causa es que la lente de gafas no debe colocarse demasiado cerca del ojo para evitar un golpeo de las pestañas y para evitar la condensación en la lente (sudor). Además, algunos ópticos quieren evitar una desviación de la distancia del vértice corneal de la distancia del vértice corneal preestablecida en un foróptero utilizado para la medición de la refracción esferocilíndrica. Dado que una distancia mayor del vértice corneal modifica el efecto óptico en la dirección de los valores dióptricos positivos, puede preferirse, si es necesario, una distancia mayor del vértice corneal en caso de hipermetropía, es decir, si se requieren las así llamadas lentes plus. Por este motivo puede utilizarse ventajosamente una distancia de vértice corneal teórica basada en el resultado de la medición de refracción.

En este caso, las directrices de ajuste están disponibles preferiblemente en forma de texto, por ejemplo, como un archivo .xml o JSON, lo que facilita el procesamiento.

Las directrices de ajuste pueden cifrarse, por ejemplo, por medio de un criptosistema asimétrico (véase el artículo de Wikipedia "Criptosistema asimétrico", estado 8 de junio de 2017, o "Procedimiento de cifrado de clave pública", estado 8 de junio de 2017) y, por consiguiente, protegerse mediante firma contra la modificación no autorizada y protegerse mediante cifrado contra el acceso de lectura por parte de personas no autorizadas. En este caso, un fabricante de monturas puede cifrar las directrices de ajuste específicas de la montura mediante una clave pública del fabricante del sistema y, además, firmarla con ayuda de su propia clave, siendo el origen y la integridad de la directriz de ajuste visibles para el fabricante del sistema. Por otra parte, un segundo fabricante de monturas no puede ver las directrices específicas de la montura de un primer fabricante.

En el marco de la presente solicitud, por el término "persona" se entiende aquella persona a cuya cabeza se pretende ajustar finalmente la montura de gafas. La palabra "usuario" se refiere a una persona que realiza y maneja el dispositivo o el procedimiento para la adaptación de las gafas. El usuario puede ser la propia persona, pero también puede ser otra persona, por ejemplo, un óptico oculista.

Preferiblemente, el procedimiento comprende además una conversión del modelo de montura paramétrico y/o de las directrices de ajuste en un formato predeterminado. Especialmente, un fabricante de monturas de gafas puede poner a disposición el modelo de borde de montura paramétrico en diferentes formatos, por ejemplo, en los formatos cerrados de un programa CAD utilizado respectivamente (Computer Aided Design). La conversión permite que el procesamiento posterior, especialmente el primer y el segundo proceso de adaptación, sea uniforme para los modelos de montura o para las directrices de ajuste de los diferentes fabricantes que originalmente están disponibles en formatos diferentes.

Los parámetros de este tipo pueden comprender especialmente una anchura de la montura de gafas, una anchura de puente de la montura de gafas, el ángulo pantoscópico de montura de gafas (véase DIN EN ISO 8624:2015-12, página 12, párrafo 14 ) de la montura de gafas, una longitud de varilla de las varillas de gafas de la montura de gafas, una posición de las plaquetas nasales de la montura de gafas, en su caso por separado para las plaquetas izquierda y derecha, ángulos de incidencia verticales y/u horizontales de las plaquetas nasales, en su caso por separado para las plaquetas nasales izquierda y derecha (refiriéndose aquí el término plaquetas nasales al apoyo de la nariz, es decir, la superficie de contacto con la nariz, en los modelos sin plaquetas nasales incorporadas), un radio de una curva base de la montura y/o un ángulo de la lente de montura. La curva base o curva de base se define en la norma DIN EN ISO 13666:2013-10 para lentes de gafas, véase a este respecto DIN EN ISO 13666:2013-10, página 58, 11.4. En relación con las monturas de gafas ésta no se menciona explícitamente en la norma, aunque a este respecto se puede ver la figura DIN EN ISO 8624:2015-12, página 7, figura 4 y página 9, párrafo 13. Por curva base se entiende el radio de la flexión de la montura en la vista en planta desde arriba. Estos parámetros se definen parcialmente en las normas definidas al principio. A través de estos parámetros se pueden describir bien las monturas de gafas.

En el primer proceso de adaptación, para el cumplimiento de las directrices de ajuste, especialmente la anchura de la montura según una escala global, se pueden ajustar la inclinación y/o una forma del borde de montura en caso de que el fabricante lo mantenga variable. Estos parámetros también son especialmente relevantes para el efecto estético de la montura de gafas puesta en la cabeza, de manera que el fabricante de las gafas pueda conseguir la impresión estética deseada. Otros de los parámetros anteriores, por ejemplo, la anchura del puente y la longitud de las varillas, pueden ajustarse en el segundo proceso de adaptación.

Las directrices de ajuste específicas pueden indicar especialmente valores objetivo o zonas objetivo (valor objetivo, valor mínimo, valor máximo) para las distancias entre las características de la montura de gafas y las características de la cabeza. Las características de la montura pueden incluir características físicas de la montura como, por ejemplo, el borde de la montura o partes del mismo (borde de montura superior, borde de montura inferior), o también características virtuales, por ejemplo, el centro de un recuadro que corresponde al sistema de caja definido en la norma DIN ESO 13666, representando el recuadro un rectángulo que rodea el borde de montura en un plano de lente. El punto central u otras características de este recuadro también son características de la montura de gafas en el sentido antes citado.

De forma correspondiente, las características de la cabeza pueden ser también características físicas como, por ejemplo, la posición, la orientación y la dimensión de la nariz, la posición, la orientación y la dimensión de las cejas, la posición de la barbilla, la posición del centro de las pupilas de los ojos o también la posición y la dimensión de los ojos. Sin embargo, a partir de estas características físicas también pueden derivarse características auxiliares, por ejemplo, combinando varias de estas características mediante cálculos.

El primer proceso de adaptación puede automatizarse fácilmente con el uso de este tipo de características.

El primer proceso de adaptación puede realizarse con la ayuda de un árbol de sintaxis como el que se describe, por ejemplo, en el artículo de Wikipedia "Árbol de sintaxis", estado 18 de mayo de 2017. De este modo es posible una adaptación eficiente. En términos generales abstractos, por un árbol de sintaxis se entiende una representación en forma de árbol de una derivación, es decir, de un proceso de cómo se generan las palabras (en el sentido informático, como se explica en el artículo de Wikipedia anterior) mediante una gramática formal. En el caso concreto del primer proceso de adaptación, estas reglas proporcionan a las características auxiliares, valores objetivo o zonas objetivo (y reglas de cálculo para las mismas) para las características o las características auxiliares, una calidad de adaptación que indica hasta qué punto se cumplen las directrices específicas de ajuste (por ejemplo, como una suma ponderada de los cuadrados de la desviación de los valores objetivo o de las zonas objetivo) o fórmulas de cálculo para los parámetros de montura que deben adaptarse en el primer proceso de adaptación.

En este caso, en el primer proceso de adaptación se puede utilizar como término de penalización en el proceso de adaptación una desviación de los valores objetivo o de las zonas objetivo que debe mantenerse lo más pequeña posible, en correspondencia con el uso en los procedimientos de optimización convencionales. Así pues, el término de penalización se refiere a un término que identifica una desviación de los valores objetivo o de las zonas objetivo y que debe mantenerse lo más reducido posible mediante un procedimiento de optimización, lo que en tal caso corresponde a una pequeña desviación de los valores objetivo o de las zonas objetivo.

Por lo demás, la desviación de los valores objetivo dentro de las zonas objetivo puede considerarse como una desviación cuadrática.

Estos usos de términos de penalización y procedimientos de optimización se describen en el artículo de Wikipedia "Optimización", en el capítulo "Métodos de optimización local no lineal con restricciones", estado 18 de mayo de 2017. El modelo de moldura paramétrico y/o las directrices de ajuste específicas para el modelo de montura paramétrico también pueden estar disponibles en un formato cifrado, a fin de no revelar a terceros estos datos específicos del fabricante. Para ello pueden utilizarse técnicas convencionales de cifrado, por ejemplo, mediante claves públicas y privadas. También se puede encontrar información al respecto, por ejemplo, en el artículo de Wikipedia "Procedimientos de cifrado", estado 18 de mayo de 2017.

El primer proceso de adaptación puede realizarse especialmente como un bucle de optimización basado en las características y en el árbol de sintaxis. Un bucle de optimización de este tipo puede comprender una colocación virtual de la montura de gafas, una evaluación de los términos en los árboles de sintaxis de los valores objetivo y, en su caso, una función objetivo calculada mediante la desviación cuadrática antes citada y, en su caso, el término de penalización. Por medio de un bucle de optimización de este tipo se puede llevar a cabo un proceso de adaptación general para prácticamente cualquier descripción de las directrices de ajuste. En otras palabras, con este procedimiento se puede cubrir una pluralidad de directrices de ajuste diferentes.

En la colocación virtual puede tenerse en cuenta especialmente el peso de las lentes de gafas. El peso de las lentes de gafas puede, por ejemplo, influir en un hundimiento de las gafas o de las plaquetas nasales en la piel o en un deslizamiento de las gafas en el dorso de la nariz, véase J. Eber, "Adaptación anatómica de gafas", Editorial Optische Fachveroffentlichung GmbH, página 24 y siguientes. Mediante la consideración del peso de las lentes de gafas se puede tener en cuenta un efecto de este tipo, a fin de cumplir las directrices de ajuste, incluso en caso de un hundimiento o de un deslizamiento de este tipo.

El segundo proceso de adaptación puede realizarse de un modo en sí conocido, por ejemplo, como se describe en el estado de la técnica explicado al principio en relación con los documentos US 2013/0088490 A1 o US 2015/0293382 A1. Aquí se pueden calcular especialmente las zonas de colisión, como se describe en el documento US 2016/0327811 A1 antes tratado. También pueden utilizarse procedimientos como los descritos en la solicitud de patente europea 17 173929.5.

El procedimiento puede comprender además un cálculo de una medida de calidad para la adaptación virtual, es decir, el resultado del primer y/o del segundo proceso de ajuste. En este caso, la medida de la calidad indica hasta qué punto se han cumplido las directrices específicas de ajuste y/o los requisitos para la adaptación anatómica. Por ejemplo, el cálculo puede realizarse sobre la base de los valores de distancia de la montura de gafas adaptada con respecto a las zonas de la cabeza de la persona, en su caso, de forma ponderada. Por medio de la medida de calidad se puede dar a la persona y/o al usuario una opinión sobre lo bien que se adapta la montura de gafas. Por ejemplo, al comparar la medida de calidad con un valor umbral, puede detectarse que la adaptación no ha sido lo suficientemente buena como para garantizar un ajuste cómodo de la montura de gafas.

El procedimiento antes descrito puede llevarse a cabo mediante un dispositivo para la adaptación virtual de unas gafas que presenta uno o varios procesadores y una pantalla, ejecutándose en el procesador o en los procesadores un programa informático correspondiente con un código de programa para la realización del procedimiento. El programa informático puede almacenarse en una memoria del dispositivo o puede ponerse a disposición a través de una nube. En este caso hay que tener en cuenta que el dispositivo también puede implementarse mediante un sistema distribuido que presenta distintos componentes separados en el espacio. Por ejemplo, una parte de los procesos de adaptación y de los cálculos correspondientes puede llevarse a cabo en un ordenador de potencia comparable, por ejemplo, en un servidor externo, mientras que la interacción con un usuario se realiza en un ordenador local.

También se pone a disposición un programa informático que comprende comandos que, al ser ejecutados por un programa de ordenador, ordenan al mismo que realice uno de los procedimientos antes descritos.

También se proporciona un dispositivo de almacenamiento especialmente tangible y legible por el ordenador que comprende comandos que, al ser ejecutados por un ordenador, ordenan al mismo que realice uno de los procedimientos antes descritos. Entre los ejemplos de dispositivos de almacenamiento se incluyen los dispositivos de almacenamiento ópticos como los CDs o DVDs, los dispositivos de almacenamiento magnéticos como los discos duros, o el almacenamiento de estado sólido como las memorias flash o las memorias de sólo lectura (ROMs).

También se pone a disposición un soporte de datos especialmente tangible legible por ordenador, en el que se almacena el programa informático como se ha descrito anteriormente.

Además, se proporciona una señal de soporte de datos (por ejemplo, a través de una red como internet) que transmite el programa informático como se ha descrito antes.

También se pone a disposición un dispositivo para el procesamiento de datos y/o para la adaptación de unas gafas que comprende medios para llevar a cabo el procedimiento antes descrito.

Se proporciona además un procedimiento para la fabricación de una montura de gafas que comprende: realización del procedimiento como se ha descrito anteriormente,

adaptación virtual de una montura de gafas al modelo 3D de la cabeza usando los primeros puntos de medición, y fabricación de la montura de gafas adaptada.

Así, el modelo 3D con los primeros puntos de medición puesto a disposición con el procedimiento antes descrito se utiliza en primer lugar para la adaptación virtual de una montura de gafas. La adaptación virtual de la montura de gafas puede realizarse considerada por sí sola como se describe en el estado de la técnica explicado al principio. En tal caso, la montura de gafas así adaptada virtualmente puede fabricarse como una auténtica montura de gafas, como también se explica en el estado de la técnica citado al principio. La fabricación puede realizarse, por ejemplo, con un proceso aditivo como la impresión en 3D, véase a este respecto como resumen el artículo de Wikipedia "Procedimiento de fabricación generativo", estado 25-06-2018.

La invención se explica a continuación más detalladamente a la vista de ejemplos de realización preferidos con referencia a los dibujos adjuntos. Se muestra en la:

Figura 1 un dispositivo para la adaptación virtual de gafas según un ejemplo de realización,

Figura 2 un ejemplo de una implementación de un dispositivo de cámara de la figura 1,

Figura 3 un diagrama de flujo que proporciona una visión general de un procedimiento para la adaptación de unas gafas según un ejemplo de realización,

Figura 4 un diagrama de flujo de un procedimiento según un ejemplo de realización que se puede aplicar en el procedimiento de la figura 3,

Figura 5 un diagrama de flujo de un procedimiento según un ejemplo de realización que se puede aplicar en el marco del procedimiento de la figura 3,

Figura 6 una vista que ilustra las características de una cabeza y a la que se puede hacer referencia en las directrices de ajuste,

Figura 7 una implementación detallada del paso de procedimiento 40 de la figura 4 o del paso 54 de la figura 5,

Figura 8 un diagrama para la explicación de las características auxiliares,

Figura 9 vistas esquemáticas de una cabeza que ilustran una adaptación,

Figura 10 otras vistas esquemáticas de una cabeza que ilustran una adaptación sobre la base de directrices de ajuste,

Figura 11 un diagrama de flujo de un procedimiento según un ejemplo de realización que se puede aplicar en el marco del procedimiento de la figura 3,

Figura 12 un diagrama de flujo de una implementación detallada del procedimiento de la figura 11,

Figuras 13A - 13D y 14 representaciones que ilustran los modelos de cabeza,

Figura 15 un diagrama que ilustra un paso parcial de una adaptación de unas gafas en el procedimiento de la figura 12, y

Figura 16 una vista de un modelo de montura que ilustra una anchura de puente.

La figura 1 muestra un ejemplo de realización de un dispositivo para la adaptación virtual de unas gafas según un ejemplo de realización. El dispositivo de la figura 1 comprende un dispositivo de cálculo 11 que presenta un procesador 12, así como una memoria 13. La memoria 13 sirve para el almacenamiento de datos y en el ejemplo de realización de la figura 1 comprende una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory, RAM), una memoria de sólo lectura (Read Only Memory, ROM), así como uno o varios dispositivos de almacenamiento masivo (disco duro, disco de estado sólido, unidad óptica de disco, etc.). En la memoria 13 se almacena un programa mediante el cual, al ejecutarse en el procesador 12, se lleva a cabo un procedimiento como el antes descrito o como el que se explica más detalladamente a continuación para una adaptación virtual de las gafas.

El dispositivo de la figura 1 dispone además de una pantalla 16 en la que, cuando el programa informático se ejecuta en el procesador 12, se muestra una cabeza de una persona junto con una montura de gafas. El usuario puede introducir datos a través de uno o varios dispositivos de entrada 17, por ejemplo, el teclado y el ratón. Adicional o alternativamente, la pantalla 16 puede ser una pantalla táctil (touchscreen), a fin de poder realizar entradas.

El dispositivo de la figura 1 comprende además una interfaz 14 a una red 18, a través de la cual se pueden recibir datos. Aquí se pueden recibir especialmente modelos de montura paramétricos de monturas de gafas y las directrices de ajuste asignadas de los fabricantes de gafas. En algunos ejemplos de realización, los datos también se envían a través de la interfaz 14 a otro dispositivo de cálculo para, por ejemplo, realizar una parte de los cálculos necesarios para la adaptación de las gafas. Para la creación de un modelo 3D de una cabeza de una persona a la que se le van a ajustar las gafas, el dispositivo de la figura 1 comprende opcionalmente un dispositivo de cámara 15 mediante el cual se puede tomar una pluralidad de imágenes de la persona desde diferentes direcciones y determinar el modelo 3D. Puede encontrarse información sobre una determinación como ésta de modelos 3D basada en la captura de imágenes, por ejemplo, en H. Hirschmüller "Stereo Processing by Semiglobal Matching and Mutual Information" en IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 30, número 2, págs. 328-341, febrero de 2008.doi: 10.1109/TPAMI.2007.1166).

La figura 2 muestra una forma de realización del dispositivo de cámara 15 de la figura 1. En el ejemplo de realización de la figura 2, un dispositivo semicircular 110 de cámaras está fijado en una columna 19. Aquí, una persona puede colocarse de manera que una cabeza 111 de la persona se posicione en el dispositivo semicircular 110 como se muestra en la figura 2, pudiendo ésta fotografiarse desde diferentes direcciones. A partir de estas imágenes se puede crear un modelo 3D de la cabeza 111. De las capturas de imagen resulta también una textura, es decir, información sobre los colores del modelo (como se explicó anteriormente). Un dispositivo de este tipo puede utilizarse además para mediciones centradas como se describe en la solicitud de patente europea 17153556.0.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento general para la adaptación virtual de gafas según un ejemplo de realización. La presente solicitud se refiere especialmente a pasos parciales de este procedimiento. El procedimiento comienza en el paso 30. En el paso 31, un modelo 3D de la cabeza, incluidos los metadatos del modelo de la cabeza, se cargan desde una memoria. El modelo 3D puede crearse con la ayuda de la toma de imágenes, como se ha explicado antes con referencia a las figuras 1 y 2, o puede ser un modelo 3D ya existente, por ejemplo, a partir de una adaptación de gafas anterior para una persona determinada.

Los metadatos del modelo de cabeza son datos que incluyen información sobre las características del modelo 3D, pero no sobre el modelo en sí mismo. Especialmente, los metadatos pueden proporcionar información adicional sobre el modelo 3D de la cabeza y/o contener puntos, curvas o zonas específicas en el modelo 3D de la cabeza. En la solicitud de patente europea 17173929.5 se pueden encontrar más detalles sobre el uso de metadatos de este tipo. En el paso 32 se selecciona un modelo básico de una montura de gafas descrita por medio de un modelo de montura paramétrico. El modelo de montura paramétrico presenta parámetros libres, es decir, parámetros a determinar. Ya se han mencionado ejemplos de parámetros libres de este tipo en la descripción del modelo de montura paramétrico, en concreto, la anchura de puente o la longitud de varilla de la montura de gafas o incluso una forma de un borde de montura de la montura de gafas.

A continuación, en el paso 312, se calculan al menos algunos de los parámetros sobre la base de una directriz de ajuste asignada al modelo de montura, como se ha descrito antes y como se explica con más detalle a continuación. Otros parámetros se determinan sobre la base de una adaptación anatómica, como también se ha explicado anteriormente.

En los pasos 33 a 310 se realiza una adaptación virtual de las gafas con una adaptación anatómica adicional. Con esta finalidad se lleva a cabo en el paso 33 un posicionamiento aproximado mediante un punto de colocación y un apoyo de puente nasal, como ya se ha descrito en la solicitud de patente europea 17173929.5. En los pasos 34 y 35 se llevan a cabo un doblado hacia arriba de las varillas de gafas hacia las orejas de la cabeza y un posicionamiento de las varillas, pudiendo realizarse una rotación sobre un eje x de las gafas. En este caso, el eje x corresponde a una dirección que une los ojos de la cabeza, la dirección z corresponde fundamentalmente a la dirección de las varillas y la dirección y es perpendicular a la misma. En el paso 36 tiene lugar una optimización de las superficies de contacto de las gafas mediante un posicionamiento preciso en el plano xy. Además, en el paso 312 los parámetros aún no determinados pueden ajustarse aquí aún más. Los pasos 34-36 corresponden a los pasos correspondientes descritos en la solicitud de patente europea 17 173 929.5. En esta adaptación, el modelo de gafas paramétrico puede especialmente deformarse y posicionarse una vez determinados los parámetros en el paso 312.

A continuación, en el paso 37 se realiza una representación de la montura y de la cabeza, es decir, una representación correspondiente en la pantalla 16 de la figura 1. Esta representación también se ha descrito ya en la solicitud de patente europea 17 173 929.5. En este caso, por representación, también denominada reproducción o síntesis de imágenes, se entiende la creación de una imagen (por ejemplo, para su visualización en una pantalla de ordenador) basada en datos brutos, en este caso a partir de los modelos respectivos.

A continuación, en el paso 38 el usuario interactúa con el modelo, lo que puede tener diferentes consecuencias, como se representa en el paso 39. Así puede realizarse simplemente una navegación, por ejemplo, para ver la cabeza desde otra dirección. En este caso se lleva a cabo una nueva representación en el paso 37.

Mediante la interacción en el paso 39 también se puede ajustar manualmente la rotación de la montura sobre el eje x. En este caso, el procedimiento salta al paso 35, a fin de determinar, por ejemplo, las varillas de acuerdo con la nueva posición de la montura.

Además, por medio de la interacción del usuario con el modelo, un usuario del dispositivo también puede adaptar la posición de la montura de gafas en el dorso de la nariz del modelo de la cabeza. Esta adaptación cambia fundamentalmente la posición de la montura de gafas determinada en el paso 33. Por este motivo, en este caso el procedimiento salta al paso 33.

En la solicitud de patente europea 17 173 929.5 también se explican detalladamente estos tipos de interacción descritos hasta ahora, especialmente la navegación, por ejemplo, para modificar el ángulo de visión, adaptar la rotación y ajustar la posición de las gafas dispuestas en el dorso de la nariz.

Además, durante la interacción, el usuario también puede determinar uno de los parámetros de montura del modelo de montura paramétrico. Por ejemplo, aquí el usuario puede cambiar la determinación de los parámetros realizada mediante el cálculo automático en el paso 312. En este caso, en el paso 310, esta modificación reduce el número de parámetros de montura libres, continuando el procedimiento en el paso 36. Si, después de la interacción, el usuario está finalmente satisfecho con la adaptación, el procedimiento finaliza en el paso 311. En este caso, todavía puede tener lugar un control final. Durante el control final, el usuario (por ejemplo, un óptico) comprueba los datos del pedido. En este proceso, se muestran al usuario en una pantalla de conjunto los datos del pedido, así como las correspondientes representaciones gráficas. Las representaciones muestran los parámetros de la montura de gafas y/o de la cabeza determinados en el marco del procedimiento, como la anchura del puente y el ángulo de los flancos de la nariz, etc., y también los parámetros de la montura encargada, en su caso también indicaciones de las desviaciones de una forma ideal preestablecida, por ejemplo, por las directrices de ajuste. La determinación de los parámetros de este tipo se explica más adelante. A continuación, los parámetros determinados pueden transmitirse a un sistema de pedidos del fabricante respectivo, a fin de realizar un pedido de una montura de gafas real con los parámetros correspondientes.

A continuación, se explican más detalladamente los distintos aspectos del procedimiento de la figura 3 con referencia a las figuras 4-15.

La figura 4 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento según un ejemplo de realización. La figura 4 muestra una división de la adaptación de las gafas en una adaptación basada en las directrices de ajuste asignadas a un modelo de montura paramétrico respectivo seguida de una adaptación a una anatomía de la cabeza.

En el procedimiento de la figura 4 se lleva a cabo, en el paso 40, una adaptación del modelo de montura paramétrico a un modelo 3D de la cabeza de la persona sobre la base de las directrices de ajuste preestablecidas específicamente para la montura de gafas por el fabricante de monturas de gafas de la respectiva montura de gafas. Estas directrices de ajuste pueden estar relacionadas con especificaciones estéticas, como también se explicará a continuación más detalladamente. Los ejemplos de implementación para este paso se explicarán más adelante con mayor detalle. El paso 40 puede realizarse, por ejemplo, en el marco del paso 312 de la figura 3.

Mediante la adaptación en el paso 40 puede determinarse una primera parte de parámetros del modelo de montura paramétrico.

En el paso 41 se realiza una adaptación general a la anatomía de la cabeza de la persona, es decir, la adaptación del paso 41, independientemente de las directrices de ajuste específicas. Esta adaptación puede llevarse a cabo como se describe en el estado de la técnica citado al principio y también puede realizarse en el paso 312 o, en su caso, en la adaptación de los pasos 34 y 35. La adaptación anatómica de las gafas también puede realizarse directamente sobre la base de los metadatos del modelo de cabeza o también como se explica en Johannes Eber, "Adaptación anatómica de gafas", Editorial Optische Fachveroffentlichung GmbH, 1987, página 23 y siguientes.

La figura 5 muestra un diagrama de flujo detallado de una implementación del procedimiento de la figura 4.

En los pasos 50-53 de la figura 5 se proporcionan los datos de entrada para el procedimiento. En el paso 51, un fabricante de monturas crea un modelo de montura paramétrico para una montura de gafas. En este caso, el modelo de montura paramétrico del paso 51 puede convertirse en un formato normalizado uniforme que se utiliza en el procedimiento según la invención si el fabricante de gafas proporciona los datos en un formato cerrado CAD (Computer Aided Design).

Además, pueden tener lugar una reducción de datos (por ejemplo, una reducción del número de triángulos o vóxeles en el modelo 3D) o una compresión de datos con la ayuda de técnicas de compresión convencionales.

En el paso 50, el fabricante de monturas establece unas directrices de ajuste específicas para este modelo de montura paramétrico que, como ya se ha explicado, pueden tener en cuenta los aspectos estéticos en la adaptación de la montura.

En los pasos 52 y 53 se crea y analiza un modelo 3D de la cabeza de la persona. En el paso 52 se crea en primer lugar el modelo con un sistema de medición en 3D, especialmente con el dispositivo de cámara mostrado en la figura 2. También pueden utilizarse otros sistemas de medición como los escáneres de cabeza 3D. Se pueden encontrar ejemplos de escáneres de cabeza como éstos en http://cyberware.com/products/scanners/ps.html o http://www.3dshape.com/produkte/face_d.php, respectivamente en el estado del 8 de junio de 2017. En el paso 53 se identifican a continuación puntos o zonas como características en este modelo de cabeza, por ejemplo, puntos y características como las que también se utilizan en el estado de la técnica explicado al principio.

En el paso 54 se realiza la adaptación de la montura de acuerdo con las directrices de ajuste específicas de forma correspondiente al paso 40 de la figura 4. Como valor de partida para la adaptación, en el paso 54 también se pueden determinar una posición teórica y una orientación de la montura de gafas. Como posición teórica y orientación teórica, que pueden servir como valor inicial para la adaptación, puede servir una posición que utilice metadatos como en la solicitud de patente europea 17 173 929.5 con parámetros estándar preestablecidos para el modelo de montura paramétrico. Alternativamente, en algunos casos puede calcularse la posición teórica a partir de las directrices de ajuste específicas. Por ejemplo, las directrices de ajuste específicas definen la posición preferida del borde de la montura con respecto a los centros de pupila en el plano xz; la distancia teórica del vértice corneal (por ejemplo, 12 mm) define la posición en la dirección del eje y. La inclinación hacia delante como parte de la orientación de la montura en el espacio, es decir, el ángulo alrededor del eje x, también puede establecerse en un valor teórico de, por ejemplo, 9 grados. Esta operación también puede formar parte de las directrices de ajuste específicas.

En el paso 55, la montura se adapta a las condiciones anatómicas de la cabeza. Aquí se ajustan aún más los parámetros que aún no se han ajustado en el paso 54, es decir, que aún son parámetros libres.

En el paso 56 tienen lugar una colocación virtual y una representación y en el paso 57 se realiza una adaptación manual. En este caso, la colocación virtual y la adaptación manual se llevan a cabo como ya se ha descrito en relación con la figura 3, números de referencia 33 a 310.

En el paso 58 se realiza una transmisión a un sistema de pedidos del fabricante de monturas de acuerdo con el paso 311 de la figura 3.

El uso de directrices de ajuste específicas para la montura y la correspondiente adaptación se explican a continuación más detalladamente con referencia a las figuras 6-10.

La figura 6 muestra distintos rasgos faciales que resultan adecuados como características y puntos en la cara para directrices de ajuste específicas de este tipo. Con otras palabras, en las directrices de ajuste de un ejemplo de realización de este tipo se proporciona una posición objetivo o una zona objetivo de características de la montura de gafas relativamente con respecto a los puntos de este tipo de la cara. Los rasgos faciales como éstos también se explican en Johannes Eber, "Adaptación anatómica de gafas", Editorial Optische Fachveroffentlichung GmbH, 1987, página 17 y siguientes. Los ejemplos son:

1. Posición de los ojos, especialmente los centros de las pupilas (intersección de la línea L2 con las líneas LB en la figura 6). La línea L2 identifica además el eje de pupila.

2. Dimensiones de recuadro de los ojos, es decir, dimensiones de un rectángulo colocado alrededor de los ojos -posición de cada rectángulo, anchura y altura de los rectángulos.

3. Posición de la nariz de acuerdo con las líneas LA y L3 de la figura 6.

4. Anchura de la cara y posición de las sienes de acuerdo con las líneas LD de la figura 6.

5. Altura de la cara entre las líneas L1 y L5 de la figura 6, así como la línea de la barbilla (línea L5) de la figura 6.

6. El radio de curvatura de la zona de la barbilla, es decir, de la parte de la barbilla que toca la línea L5.

7. Posición de las cejas, representando la línea L1 de la figura 6 un eje central de las cejas y representando las líneas LC un límite exterior de las cejas.

8. Posición de la boca de acuerdo con la línea L4 de la figura 6.

Las características anteriores pueden identificarse mediante un procedimiento como el que se describe más adelante por medio de un modelo de cabeza paramétrico o también mediante procedimientos de análisis de imágenes (reconocimiento de imágenes) y/o mediante un aprendizaje automático en imágenes tomadas por el dispositivo de cámara de la figura 2, siendo así posible determinar su posición en el modelo 3D de la cabeza. Una posibilidad para la detección automática de estas características también se describe en V. Kazemi, J. Sullivan, "One millisecond face alignment with an ensemble of regression trees". Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2014.

En la siguiente descripción, los términos como ojo izquierdo, ojo derecho, lado izquierdo de la cara o lado derecho de la cara deben entenderse desde la perspectiva de la persona a la que se le adaptan las gafas.

La figura 7 muestra un procedimiento detallado para la adaptación de la montura de gafas sobre la base de las directrices de ajuste, es decir, un ejemplo detallado del paso 40 de la figura 4 o del paso 54 de la figura 5, junto con la puesta a disposición de los datos.

En el paso 70 de la figura 7 se proporcionan directrices de ajuste para un modelo de montura paramétrico que se leen en el paso 73 en un dispositivo de cálculo para poder utilizarlas en el procedimiento representado. En este caso, las directrices de ajuste se almacenan, por ejemplo, como un archivo de texto, por ejemplo, un archivo xml o un archivo JSON.

En el paso 71 se pone a disposición un modelo de montura paramétrico al que se le asignan las directrices de ajuste en el paso 70. Al modelo de montura paramétrico se le pueden asignar metadatos que identifiquen, por ejemplo, zonas determinadas o puntos del modelo de montura. Los metadatos de este tipo de un modelo de montura también se describen en la solicitud de patente europea 17173929.5. Este modelo de montura paramétrico se lee en el paso 74. En el paso 77, los parámetros del modelo de montura paramétrico resultantes de la lectura en el paso 74 y sus zonas de valores se ponen a disposición para su posterior optimización. Por último, en el paso 72, se proporciona un modelo 3D de una cabeza de la persona a la que se le va a adaptar una montura de gafas con los metadatos correspondientes, que se lee en el paso 75.

En el paso 76 se realiza un análisis de las directrices de ajuste. Por análisis se entiende una descomposición y conversión de los datos de entrada en un formato más adecuado para su posterior procesamiento. Un analizador es un dispositivo apropiado (generalmente implementado por un programa informático) que realiza dicho análisis. Se pueden encontrar más detalles en el artículo de Wikipedia "Parser", estado 19 de mayo de 2017.

Aquí, las directrices de ajuste se convierten especialmente en un formato adecuado para el proceso de optimización posterior. En este caso, las directrices de ajuste pueden incluir, como se ha explicado, valores objetivo y/o zonas permitidas, especialmente para las distancias entre las características de la montura de gafas y las características de la cabeza, por ejemplo, una distancia entre el borde superior de montura y las cejas, una distancia entre el borde superior de montura y un canto superior de los ojos, una distancia entre el borde inferior de montura y un canto inferior de los ojos o una posición relativa de la pupila con respecto a los bordes de montura. Además, también pueden utilizarse distancias con respecto a las características derivadas calculadas, es decir, puntos o zonas derivadas de varias características de la cabeza y/o de la montura. Las características derivadas de este tipo se denominan también características auxiliares. El uso de características derivadas como éstas permite una mayor flexibilidad y/o precisión del ajuste.

En la figura 8 se representa un ejemplo de una característica auxiliar de este tipo. La figura 8 muestra una cabeza 80 con una montura de gafas 81. Con el número 80 se identifica un círculo imaginario con un radio de la mitad de la anchura de la cara y un punto central en el canto inferior de la nariz. yUN describe en la figura 8 el canto inferior de la nariz, yUK un canto inferior de la barbilla y yUOD un canto inferior de los ojos. yG identifica la anchura de la cara, es decir, la distancia entre las líneas D de la figura 6. Un ejemplo de una característica auxiliar derivada yH, definida con la ayuda de un término en las directrices de ajuste 70, que se registra durante el análisis en el paso 76, es

Este valor yH representa una desviación de un canto inferior de barbilla calculado de una cara ideal con respecto a un canto inferior de barbilla real como una proporción de la mitad de la anchura de la cara y constituye una medida para la longitud vertical de la cara por debajo de la nariz. Una característica auxiliar de este tipo puede utilizarse para la determinación de las proporciones de los bordes de montura inferiores de la montura de gafas. Por consiguiente, se puede tener en cuenta que la longitud de la cara en la dirección vertical también puede influir en la impresión estética creada por la montura de gafas y que, por lo tanto, las directrices de ajuste específicas pueden preestablecer una relación del tamaño y/o de la forma de la montura de gafas con respecto al parámetro yH.

Otro ejemplo de una directriz de ajuste es una posición de la pupila dentro de un recuadro circunscrito de montura. Dicha posición se representa en la figura 10D. La figura 10D muestra la montura de gafas 81 con un recuadro circunscrito de montura 102, aquí para el ojo derecho.

Con la letra y se indica la altura de visión de la pupila (altura de la pupila por encima del borde inferior de montura) y con la letra x se indica la posición horizontal de la pupila. La anchura del recuadro 102 es Aa y la altura del recuadro es Ab. En tal caso, la directriz de ajuste puede prever, por ejemplo, que la pupila deba encontrarse en la dirección horizontal entre el centro del recuadro y la proporción áurea nasal, es decir, Aa • 3,82 < x < Aa • 0,5. En este caso, la proporción áurea significa que la proporción de x con respecto a Aa-x es igual a la proporción de Aa-x con respecto a Aa, que es el caso de x = Aa • 3,82. Las posiciones de los ojos situadas más cerca del lado interior del borde de montura que esta proporción áurea se consideran generalmente menos estéticas.

Una directriz similar puede establecer la posición del ojo en la dirección vertical, concretamente que la pupila se encuentre en la dirección vertical justo entre el centro de recuadro del recuadro 102 y el valor de la proporción áurea por encima del centro, es decir, Ab • 0,5 < y < Ab • 0,618.

Las directrices de ajuste también pueden proporcionarse directamente como fórmula de cálculo, siendo en tal caso las variables de la fórmula de cálculo las características antes descritas. En otras palabras, los parámetros de montura pueden indicarse directamente en la directriz de ajuste específica como un término o pueden determinarse iterativamente a través de un bucle de optimización. En este último caso se optimiza una calidad de adaptación que se define con la ayuda de los términos; los términos especifican objetivos, sin embargo, en el caso general, estos objetivos no se cumplen; por este motivo, por ejemplo, una expresión de la forma "magnitud de objetivo=término" sólo contribuiría a la calidad de ajuste en el sentido de una optimización, por ejemplo, en el sentido de los métodos de mínimos cuadrados, pero no la cumpliría directamente.

El análisis en el paso 76 se realiza especialmente para las características auxiliares a las que se ha hecho referencia, para las magnitudes de objetivo y las reglas de cálculo correspondientes y, opcionalmente, para un valor de calidad como magnitud escalar presente, por ejemplo, en forma de una suma ponderada de cuadrados de la desviación con respecto a las magnitudes de objetivo y que, en su caso, puede presentar opcionalmente un término adicional de penalización, como ya se ha descrito anteriormente.

A continuación, en el paso 79 se genera una lista de árboles de sintaxis para los términos del paso 76.

Por consiguiente, en el paso 78 se determinan para el modelo de cabeza la posición, la orientación y la dimensión para valores como la posición del centro de la pupila, la posición y la dimensión del ojo (por ejemplo, de un rectángulo que describe el ojo), la posición, la orientación y la dimensión de la nariz, la posición, la orientación y la posición de las cejas y/o la posición de la barbilla.

En el paso 710 se evalúan los términos del árbol para características auxiliares, es decir, se determina qué características auxiliares están disponibles, y en el paso 711 se determinan los valores para estas características auxiliares, por ejemplo, para el valor yH antes explicado. En el paso 712 se realiza a continuación un paso de optimización. Aquí se modifican los parámetros de montura del modelo de montura paramétrico y se evalúan los términos hasta que en el paso 713 se obtienen los valores objetivo. De aquí resulta en el paso 714 un conjunto de parámetros para una parte de los parámetros de montura que se han ajustado sobre la base de las directrices de ajuste. Estos parámetros son, especialmente, parámetros que tienen un efecto estético, por ejemplo, la escalada de la montura de gafas, la inclinación hacia delante de la montura de gafas y/o una forma del borde de montura en el caso de un borde de montura variable. Otros parámetros como, por ejemplo, el ángulo de las plaquetas nasales o una longitud de las varillas de gafas o una anchura de puente, se dejan inicialmente en los valores estándar preestablecidos por el fabricante. Éstos se ajustan durante la adaptación anatómica (por ejemplo, paso 41 de la figura 4).

El bucle de optimización también puede comprender una colocación virtual, por ejemplo, como se describe en la solicitud de patente europea 17 173929.5. Mediante los pasos anteriores, incluida la adaptación de los parámetros del modelo de montura paramétrico, se garantiza una convergencia de la optimización en una adaptación óptima de las gafas. Durante la colocación virtual, los resultados son, por una parte, los parámetros del movimiento matemático (6 grados de libertad, véase el artículo de Wikipedia "Movimiento (matemáticas)", estado 22 de mayo de 2017), representables, por ejemplo, como matriz de rotación y vector de traslación, y por otra parte los parámetros de la flexión de la montura. Este último es por regla general un parámetro único para el ángulo que abarca el punto de apoyo de la oreja durante la flexión. Esto corresponde a una colocación virtual como la que se describe en la solicitud de patente europea 17 173 929.5. El resultado de la colocación virtual aquí descrita es la rotación y traslación de la montura y los parámetros de la deformación de las varillas.

Después de la colocación están disponibles todas las características específicas de la montura en el sistema de coordenadas de la cabeza. Con esta finalidad, el movimiento matemático se aplica a las características. Por ejemplo, se calculan la posición y la orientación de las plaquetas nasales derecha e izquierda de la montura individualizada, es decir, la montura según el modelo de montura paramétrico con parámetros adaptados. En un caso ideal, esta posición y orientación deberían coincidir con la posición previamente calculada en el paso de la adaptación de los parámetros específicos de la montura, en el que, de todos modos, la característica correspondiente del flanco de la nariz se ha emparejado con la característica de la montura, como se explica concretamente más adelante. No obstante, es posible que, como consecuencia de las limitaciones de la personalización en la zona de la nariz, el proceso de la colocación virtual no proporcione el mismo resultado en la determinación de la posición de la montura que el proceso de adaptación. Esto puede ser debido, por ejemplo, a las asimetrías de la nariz real en relación con un apoyo para la nariz simétrico de la montura. Sin embargo, por regla general las posiciones deberían diferir sólo muy ligeramente. Si las diferencias son mínimas (por ejemplo, la distancia entre los centros de las plaquetas nasales es inferior a 1 mm), éstas pueden ignorarse. En caso de diferencias más grandes, la nueva posición después de la colocación virtual puede provocar un nuevo proceso de adaptación de los parámetros a determinar sobre la base de las directrices de ajuste específicas de la montura. También es posible una respuesta al usuario en forma de una indicación de una posible incompatibilidad del modelo de montura.

Las figuras 10A a 10C ilustran este posicionamiento del ojo dentro del recuadro 102 para diferentes distancias pupilares PD¹(figura 10A), PD²(figura 10B) y PD³(figura 10C) en la cabeza 80, siendo PD¹una distancia pupilar relativamente pequeña, PD²una distancia pupilar media y PD³una distancia pupilar relativamente grande. En el caso de la figura 10A, para la adaptación estética se concentra un borde exterior de la forma de montura 100 y se configura con talones dominantes para, por ejemplo, mantener la condición de la proporción áurea. Los talones son la parte exterior de la pieza central de la montura de gafas y la parte interior se denomina puente. Por consiguiente, el parámetro modificado es aquí la forma de la montura. En el caso de la figura 10C se elige una zona dominante o un puente dominante, en su caso, en combinación con una anchura de puente mayor, a fin de lograr una impresión estética deseada.

La figura 9 muestra ejemplos de la adaptación de los parámetros sobre la base de directrices de ajuste para obtener un efecto estético deseado. En este caso, las figuras 9A a 9C muestran un efecto de una escala de la montura de gafas 81. En la figura 9A se le coloca virtualmente a la persona una montura muy pequeña que se vuelve demasiado pequeña según puntos de vista relacionados con la estética y la moda. En la figura 9C la montura es demasiado grande. En la figura 9B la montura presenta un tamaño medio. En este caso, para garantizar un tamaño de gafas estéticamente apropiado, las directrices de ajuste pueden preestablecer distancias del borde de montura con respecto al borde de la cara y/o a las cejas.

Las figuras 9D a 9F muestran una influencia de la anchura de puente. En el ejemplo de realización aquí descrito, la anchura del puente se ajusta durante la adaptación anatómica para garantizar un asiento anatómicamente correcto de la montura de las gafas en la nariz, lo que se explica a continuación más detalladamente. No obstante, ésta también puede alterar la impresión estética, lo que se puede tener en cuenta adicionalmente durante la adaptación anatómica. En la figura 9D se elige una pequeña anchura de puente b¹. Aquí la montura está situada muy alta debido a una colisión con el dorso de la nariz. En la figura 9E, la anchura del puente se ha ampliado ligeramente a una anchura de puente b². Como resultado, la montura de gafas se sitúa algo más baja y de forma más armoniosa. En el caso de la figura 9F, la anchura del puente se ha reducido aún más a un valor b3. Aquí, al realizar la adaptación anatómica puede prestarse atención a que las pupilas se encuentren dentro de una zona predeterminada relativamente con respecto a los bordes de la montura, por ejemplo, sobre la base de la proporción áurea.

Así, con la ayuda de las directrices de ajuste y mediante la división en una adaptación basada en las directrices de ajuste y seguida de una adaptación a la anatomía de la cabeza, se puede garantizar el cumplimiento de las especificaciones de un fabricante de gafas que son especialmente de naturaleza estética.

En los procedimientos antes citados y también en otros procedimientos para la adaptación de gafas, por ejemplo, el procedimiento descrito en la solicitud de patente europea 17173929.5 o en algunos de los procedimientos explicados al principio como estado de la técnica, se requiere la posición de puntos determinados en el modelo 3D de la cabeza y/o se requieren metadatos que caractericen zonas determinadas para la adaptación de las gafas, como un punto de apoyo o una zona de apoyo de la oreja. Una posibilidad es determinar los puntos o las zonas de este tipo manualmente o mediante procedimientos de reconocimiento de patrones. A continuación, se explica otra posibilidad con referencia a las figuras 11-15.

La figura 11 muestra un procedimiento para la determinación de puntos de medición en el modelo 3D de la cabeza de la persona de acuerdo con un ejemplo de realización. En este caso, por puntos de medición se entienden los puntos que pueden utilizarse para los procedimientos antes descritos como, por ejemplo, los puntos que describen los rasgos faciales como las orejas, los ojos, las cejas y similares.

En el paso 110 se pone a disposición un modelo de cabeza paramétrico con puntos de medición. En este caso, un modelo de cabeza paramétrico es un modelo paramétrico que describe una cabeza. Mediante la variación de los parámetros del modelo paramétrico se modifica la forma de la cabeza descrita por el modelo de cabeza. El término modelo de cabeza paramétrico, tal como se utiliza aquí, también incluye modelos que describen sólo una parte de la cabeza, por ejemplo, sólo las partes necesarias para una adaptación de las gafas (especialmente, la zona de los ojos, la nariz y las orejas). Más adelante se explica un ejemplo de un modelo de cabeza paramétrico con referencia a las figuras 13A y 13C. En este modelo de cabeza paramétrico, los puntos de medición se definen, por ejemplo, mediante una selección manual. Más adelante también se explican ejemplos de puntos de medición de este tipo con referencia a las figuras 13A y 13C.

En el paso 111, el modelo de cabeza paramétrico se adapta al modelo 3D de la cabeza de la persona. Con esta finalidad pueden utilizarse todos los procedimientos de optimización convencionales que ajustan los parámetros del modelo de cabeza paramétrico, de manera que se produzca la menor desviación posible entre el modelo de cabeza paramétrico y el modelo 3D de la cabeza de la persona (por ejemplo, por medio del procedimiento de los mínimos cuadrados o de los procedimientos descritos en el artículo antes citado de J. Booth y otros). En el paso 112, los puntos de medición sobre la base de la adaptación se transfieren al modelo 3D de la cabeza de la persona. En otras palabras, la posición de los puntos de medición en el modelo de cabeza paramétrico adaptado se utiliza para determinar los puntos de medición correspondientes en el modelo 3D de la cabeza. Esta determinación puede realizarse mediante una proyección desde el modelo de cabeza paramétrico al modelo 3D de la cabeza, por ejemplo, utilizando una intersección de un vector normal, es decir, de un vector perpendicular al punto de medición en el modelo de cabeza paramétrico, con el modelo 3D de la cabeza. En caso de modelos precisos, la posición del punto de medición en el modelo de cabeza paramétrico también puede utilizarse directamente como la posición en el modelo 3D de la cabeza.

De este modo se pueden determinar los puntos de medición para fundamentalmente cualquier modelo 3D de cualquier cabeza, siendo necesario determinar los puntos de medición en el modelo de cabeza paramétrico sólo una vez.

La figura 12 muestra un procedimiento más detallado que utiliza un modelo de cabeza paramétrico para definir puntos de medición en un modelo 3D de una cabeza de una persona e incorporado en un procedimiento para la adaptación virtual de unas gafas. En lugar del procedimiento para la adaptación virtual de unas gafas de la figura 12, los procedimientos antes explicados con referencia a las figuras 1-10 también pueden servir como posibilidades de aplicación para el procedimiento de la figura 11.

En la figura 12 se pone a disposición, en el paso 120, un modelo de montura paramétrico con parámetros libres. En el ejemplo de realización de la figura 12, los parámetros libres sirven para la adaptación anatómica. En otras formas de realización se puede llevar a cabo adicionalmente una adaptación por medio de las directrices de ajuste específicas de la montura, como se ha explicado anteriormente.

En el paso 121 se proporciona un modelo de cabeza paramétrico. El modelo de cabeza paramétrico puede ser un modelo de rostro o un modelo de cabeza determinado sobre la base de un análisis de componentes principales (PCA) como, por ejemplo, el descrito en A. Brunton, A. Salazar, T. Bolkart, S. Wuhrer, "Review of Statistical Shape Spaces for 3D Data with Comparative Analysis for Human Faces", Computer Vision and Image Understanding, 128:1-17, 2014, o también un modelo de cabeza como el descrito en J. Booth, A. Roussos, S. Zafeiriou, A. Ponniah, y D. Dunaway "A 3D Morphable Model learnt from 10,000 faces", 2016 IEEE Conference on Computer Vision and Patent Recognition (CVPR), Las Vegas, NV 2016 páginas 5543-5552 doi:10.1109/CVPR.2016.598. En el paso 122 se pone a disposición un modelo 3D de la cabeza de la persona que puede crearse, por ejemplo, con el dispositivo de cámara de la figura 2.

En el paso 123 se determinan los puntos de medición en el modelo de cabeza paramétrico. En la figura 14 se representa un ejemplo de un modelo 3D de este tipo de al menos una parte de la cara junto con los ejes de coordenadas.

En el paso 123 se determinan los puntos de medición en el modelo de cabeza paramétrico. Para ello se proporciona una así llamada cabeza estándar del modelo de cabeza paramétrico. Una cabeza estándar es una cabeza en la que los parámetros del modelo de cabeza paramétrico asumen valores predeterminados. En el caso de un modelo de cabeza basado en un análisis de componentes principales puede tratarse, por ejemplo, de un promedio de cabeza que corresponde a un primer componente del análisis de componentes principales.

En el paso 123 se determinan los puntos de medición en el modelo de cabeza paramétrico. Esta determinación puede llevarse a cabo manualmente mediante el establecimiento de puntos. En la figura 13A se muestra un ejemplo de una determinación de este tipo. Aquí, en una cabeza estándar 130 del modelo de cabeza paramétrico se determina una pluralidad de puntos, por ejemplo, las esquinas de la boca, la punta de la nariz, los puntos en la línea de la frente, los puntos de los ojos, la raíz de la nariz y los puntos en los flancos de la nariz. En la figura 13C se muestra otro ejemplo. Aquí, un triángulo 132, es decir, tres puntos, se marca en un flanco de la nariz del modelo de cabeza 130.

En el paso 124, el modelo de cabeza paramétrico se adapta al modelo 3D de la cabeza de la persona mediante un proceso de ajuste. Un proceso de ajuste es un proceso en el que se determinan los parámetros del modelo de cabeza paramétrico para que se adapte lo más exactamente posible al modelo 3D de la cabeza de la persona, por ejemplo, de acuerdo con un criterio de mínimos cuadrados. Los pasos 123 y 124 pueden realizarse en cualquier orden. El paso 123 sólo tiene que realizarse una vez antes de llevar a cabo el procedimiento, de manera que los puntos de medición determinados puedan utilizarse para diferentes modelos 3D de cabezas de diferentes personas y para diferentes modelos de monturas paramétricos cada vez que se realice el procedimiento.

En el paso 125, los puntos de medición se transfieren al modelo de cabeza paramétrico ajustado. Con otras palabras, se determina la posición de los puntos de medición en el modelo de cabeza ajustado. Para ello, a los puntos de medición se les aplica fundamentalmente la misma transformación utilizada para pasar del modelo de cabeza estándar, en el que se determinaron los puntos de medición en el paso 123, al modelo de cabeza paramétrico ajustado, por ejemplo, como se describe en el artículo antes citado de J. Booth y otros. En el paso 126, los puntos de medición se transfieren opcionalmente al modelo 3D de la cabeza. El uso del paso 126 depende de la precisión del modelo utilizado, es decir, de la precisión con la que el modelo de cabeza paramétrico ajustado coincide con el modelo 3D de la cabeza de la persona. Si, por ejemplo, la variación cuadrática media se encuentra por debajo de un valor umbral, el paso 126 puede omitirse. La transmisión de los puntos de medición del modelo de cabeza paramétrico ajustado al modelo 3D de la cabeza de la persona puede realizarse mediante una proyección en la que se determina un vector normal mediante el punto de medición respectivo en el modelo de cabeza ajustado, utilizándose en tal caso la intersección de este vector normal con el modelo 3D de la cabeza de la persona como el punto de medición correspondiente en el modelo 3D de la cabeza de la persona. En las figuras 13B y 13D se muestran ejemplos. En la figura 13B, los puntos de la figura 13A se proyectan en un modelo 3D 131 de la cabeza de la persona, y en la figura 13D, el triángulo 132 de la figura 13C se proyecta como un triángulo 132' en el modelo 3D 131.

Esta proyección funciona de manera fiable en muchos modelos de rostro, dado que los modelos paramétricos presentan a menudo una gran lisura, especialmente una mayor lisura que un modelo 3D típico de la cabeza, como se representa en la figura 14. En este caso, la lisura de las superficies puede definirse como una medida de la desviación local de los vectores normales. Alternativamente también puede definirse como medida la desviación local de la nube de puntos del modelo 3D de la cabeza con respecto a una superficie polinómica aproximada, por ejemplo, respectivamente en zonas locales de 5 mm de diámetro. Las superficies polinómicas son infinitamente diferenciables y, por consiguiente, se denominan "lisas" en la geometría diferencial. En http://pointclouds.org/documentation/tutorials/resampling.php, estado 8 de junio de 2017, se describe un alisamiento local por medio de "moving least squares" (MLS) que puede aplicarse a los ejemplos de realización.

Además, se puede utilizar un paso manual (no representado en la figura 12) para marcar otros puntos de medición en el modelo 3D de la cabeza. Estos pueden ser especialmente puntos que no se pueden detectar fácilmente con el modelo 3D, por ejemplo, partes de la persona ocultas por el cabello. Este puede ser el caso especialmente de las orejas. Por este motivo, estos puntos no se pueden identificar con precisión en el modelo 3D de la cabeza de la persona y se pueden añadir manualmente. Un ejemplo de un punto de medición de este tipo es un punto de apoyo de la varilla de gafas en la base de la oreja.

En el paso 127 se calculan a continuación las características sobre la base de los puntos de medición (los puntos de medición en el modelo de cabeza ajustado si se omite el paso 126 o los puntos de medición transferidos si se realiza el paso 126). Estas características, también llamadas características de medición, se basan en grupos de puntos de medición y definen, por ejemplo, una zona de la cabeza.

Las características pueden determinarse por medio de un cálculo directo (por ejemplo, 3 puntos no colineales en el espacio definen únicamente un plano cuyo vector normal puede calcularse mediante el producto vectorial de los vectores de diferencia normalizados; 4 puntos no coplanares definen una esfera, 5 puntos no coplanares definen un cilindro) o mediante la aproximación de una primitiva geométrica (puntos, líneas o superficies), como un plano o una esfera o un cilindro, a puntos de medición determinados. En tal caso, la característica se determina mediante los parámetros de la primitiva geométrica adaptada, por ejemplo, en el caso de un plano, mediante el vector normal y el punto de apoyo del plano, en el caso de una esfera, mediante el punto central y el radio de la esfera, etc. A continuación, se indican ejemplos de características de este tipo calculadas en el paso 127:

- Flanco izquierdo o derecho de la nariz

Para el flanco izquierdo o derecho de la nariz puede utilizarse como característica un plano (por ejemplo, de acuerdo con el triángulo 132' de la figura 13D) definido por la aproximación a una pequeña zona del modelo en la zona del apoyo de la nariz o en las zonas para las plaquetas nasales (por ejemplo, con un diámetro de 6 mm). De la posición del plano resultan los ángulos horizontales y verticales del flanco de la nariz. En este caso, el plano se intersecta con los ejes de coordenadas en el centro de la zona del apoyo de la nariz y se mide respectivamente el ángulo resultante. Si, por ejemplo, se marcan tres puntos de acuerdo con el triángulo 132 en cada flanco de la nariz en la figura 13C, el plano puede calcularse a partir de los tres puntos. Si hay más de tres puntos, el plano puede calcularse mediante un proceso de adaptación, por ejemplo, mediante la descomposición de los componentes principales en el conjunto de puntos o mediante una adaptación con la ayuda del procedimiento de los mínimos cuadrados. Como ya se ha mencionado, un solo plano se puede representar con un punto (x, y y z) en el plano y un vector normal (nx, ny, nz) se puede representar mediante estos puntos, siendo x, y y z coordenadas cartesianas. Por consiguiente, ambos flancos de nariz juntos pueden representarse como 12 tupla, es decir, con 12 valores (2 puntos y 2 vectores normales), por ejemplo, como

(x[N,OD],y[N,OD],z[N,OD],nx[N,OD],ny[N,OD],nz[N,OD],x[N,OS],y[N,OS],z[P.OS],nx[N,OS], ny[N,OS],nz[N,OS]).

En este caso, el subíndice N se refiere a la nariz, el subíndice OD se refiere al ojo derecho (oculus dexter), y el subíndice OS se refiere al ojo izquierdo (oculus sinister).

- Curvatura de la frente

Aquí, una sección de una curva circular en el espacio puede ajustarse a los puntos de medición en la frente como se representa en las figuras 13A y 13C. Los parámetros de esta adaptación son el punto central, el radio y el vector normal de un plano en el que se encuentra el círculo. Esta adaptación puede llevarse a cabo en dos pasos. En primer lugar, se realiza una adaptación de un plano como se ha descrito antes para los flancos de la nariz y a continuación se adapta otro círculo en el plano. Esta adaptación del círculo puede realizarse, por ejemplo, con el procedimiento de los mínimos cuadrados o con cualquier otro procedimiento de adaptación convencional.

- Cejas y/o pómulos

Aquí, en una zona alrededor de las cejas y/o en una zona alrededor de los pómulos, una superficie spline S (véase el artículo de Wikipedia "Spline", estado 23 de mayo de 2017) o un polinomio bivariante (véase, por ejemplo, https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial#Definition — "polinomio bivariante", estado 8 de junio de 2017) se adapta a los puntos de medición en la zona de las cejas y en la zona de los pómulos. En este caso, en una representación spline S(c¹,..,cn): (x,z) —— y,

los coeficientes ( c 1 c n ) de la función spline S se determinan de manera que, para un conjunto de puntos de medición {(x1 ,y1 ,z1),...,(xm,ym,zm)} en la zona correspondiente (cejas o pómulos), se minimice un error F en el cuadrado medio, es decir, el error F tiene la siguiente forma

F(c1,...,cn) = 2>i...m(yi-S(ci,..,cn) (xi,zi))2

En esta representación se supone que posteriormente el proceso de colocación de la montura se realiza mediante un movimiento paralelamente a un plano xy con respectivamente el valor y mantenido en el sistema de coordenadas de la figura 14. Si se pretende realizar una distancia mínima de un borde de montura trasero con respecto al modelo 3D de la cabeza mediante el proceso de adaptación, este valor de distancia puede proporcionarse de antemano como un desplazamiento en la superficie spline. Así es posible detectar un contacto por coincidencia en los valores y (dado que el valor y se almacena con anterioridad como un desplazamiento). Para ello, en la posterior adaptación de la montura de gafas puede comprobarse cada vértice del borde trasero de montura, examinándose un vértice correspondiente proporcionado por las coordenadas (x, y, z) con respecto a la diferencia Ay = y - S(c¹,...cn): (x, z). Al detectar el contacto o el hundimiento del vértice en el modelo, se puede adaptar la posición de la montura de gafas o modificar el borde de montura de la montura de gafas.

- Punto en la base de la oreja que sirve como punto de apoyo para la varilla de las gafas.

Con esta finalidad se puede utilizar un único punto en el modelo de cabeza, es decir, aquí no es necesario combinar ningún punto de medición. En otras formas de realización se puede determinar una curva de apoyo de oreja como la que se describe en la solicitud de patente europea 17 173 929.5. Si se utiliza un modelo sin modelado de las orejas (véase más arriba), por ejemplo, un modelo facial, o si las orejas estaban tapadas cuando se creó el modelo 3D de la cabeza de la persona, este punto de base de oreja puede generarse de otro modo, por ejemplo, mediante aprendizaje automático de las imágenes utilizadas para la creación del modelo 3D de la cabeza, pudiéndose utilizar para ello un detector de características entrenado, a fin de detectar en las imágenes el punto de base de la oreja. Estos puntos detectados en la imagen 2D se proyectan en un paso posterior en el modelo 3D de la cabeza. Puede encontrarse información sobre proyecciones como éstas en la literatura básica sobre geometría proyectiva y calibración de cámaras, por ejemplo, Hartley y Zisserman, "Multiple View Geometry in Computer Vision", 2000, a partir de la página 7 para la representación de píxeles de imagen como líneas rectas en el espacio; proyección en un modelo 3D en el espacio como cálculo del punto de intersección delantero de la malla del triángulo con la línea recta, también llamado "Ray-Casting", véase también, por ejemplo, la biblioteca de software "vtk", función "vtkModifiedBSPTree::IntersectWithLine". Alternativamente también es posible determinar manualmente un punto de este tipo como se ha explicado antes.

En algunos ejemplos de realización también se pueden determinar puntos determinados, como la posición de los ojos o la posición de las pupilas, con un procedimiento separado, por ejemplo, por medio de la detección de pupila y la detección de córnea de las imágenes tomadas con la cámara de la figura 2. En las solicitudes de patente europea 17 153558.3 y 17153559.4 se describen determinaciones de este tipo.

A continuación, en el paso 128, se calculan los parámetros de montura del modelo de montura paramétrico sobre la base de las características así calculadas en el paso 127. A continuación, se proporciona un ejemplo de este cálculo. Sin embargo, las características también pueden utilizarse para la adaptación de la montura antes descrita sobre la base de directrices de ajuste específicas o para la colocación virtual como la descrita en la solicitud de patente europea 17 173929.5.

Para la adaptación, las características se evalúan generalmente en combinación con respecto a la posición relativa y/o a otras propiedades como el ángulo o la curvatura. A continuación, se describen algunos ejemplos del cálculo de los parámetros de montura en el paso 128. Éstos también pueden servir como ejemplos para la adaptación anatómica del paso 41 de la figura 4.

- Anchura de puente

La anchura de puente se define en la norma DIN EN ISO 8624:2015-12, anexo A, y resulta de la posición relativa de las plaquetas nasales, dado que, en caso de anchuras de puente más amplias, las plaquetas nasales se sitúan más separadas una de otra y en caso de anchuras de puente más estrechas las plaquetas nasales se sitúan más juntas. En una montura de gafas sin plaquetas nasales, las plaquetas nasales generalizadas se definen como zonas especiales del apoyo de nariz previstas como zonas de contacto con la nariz. La anchura de puente resulta de la distancia entre los centros de estas plaquetas nasales generalizadas. Así, la anchura del puente puede corresponder a una distancia entre los centros de los triángulos en ambos flancos de la nariz de acuerdo con el triángulo 132' de la figura 13D. En este caso, como centro del triángulo se puede tomar el centro de gravedad geométrico, es decir, el centro de la bisectriz.

A modo de explicación, en la figura 16 se muestra una vista en perspectiva de un modelo de montura paramétrico con plaquetas nasales 160 (en este sentido) y la anchura de puente 161.

- Posición relativa y ángulo de las plaquetas nasales

Esta adaptación se explica en la figura 15. Aquí, los flancos de la nariz se representan como una sección transversal. Ésta se representa con una curva 150, adaptándose una plaqueta nasal 151.

Cada una de las dos plaquetas nasales puede adaptarse mediante un plano que está en contacto con la respectiva plaqueta nasal (plano tangencial). Como se ha descrito antes en relación con otros planos, este plano de la plaqueta nasal puede aproximarse mediante un punto de apoyo (xP, yP, zP) y un vector normal (nx, ny, nz). El punto de apoyo puede ser especialmente un centro de la plaqueta nasal. En caso de plaquetas nasales en el sentido clásico, es decir, las monturas metálicas, este punto central se define, por ejemplo, a través de una proyección del centro de gravedad de la plaqueta nasal hacia el lado exterior, es decir, la superficie de contacto de la plaqueta con la nariz (mientras que el punto central de plaqueta también puede formar parte del modelo de montura parametrizable como un punto predefinido), es decir, este punto se suministra junto con el modelo. En caso de monturas de plástico sin plaquetas incorporadas, la parte de la montura destinada a ser la superficie de contacto para la nariz (160 en la figura 16) se denomina apoyo para la nariz o aquí más generalmente plaqueta nasal. Por consiguiente, las dos plaquetas nasales pueden representarse igualmente como 12 tupla, llevándose a cabo la representación en el presente ejemplo de realización en el sistema de coordenadas locales de la montura:

(x[P,OD],y[P,OD],z[P,OD],nx[P,OD], ny[P,OD], nz[P,OD], x[P.OS],y[P.OS],z[P.OS], nx[P,OS], ny[P,OS], nz[P,OS])

siendo el subíndice P la plaqueta nasal.

En tal caso, la posición de las plaquetas nasales también implica la anchura del puente, como se ha explicado antes.

En esta representación de las plaquetas nasales, el origen de las coordenadas y la orientación del sistema de coordenadas puede elegirse libremente, dado que la 12 tupla puede convertirse en cualquier sistema de coordenadas mediante una reproducción de traslación común en los puntos de apoyo y mediante una reproducción de rotación común en los puntos de apoyo y vectores normales. Una condición previa es que, en el modelo de montura paramétrico, todos los parámetros de la 12 tupla anterior se puedan elegir realmente de forma libre. En la práctica, en un modelo de montura paramétrico, los parámetros están limitados y hay valores máximos y valores mínimos para los distintos parámetros del modelo de montura paramétrico (por ejemplo, una montura no puede fabricarse con cualquier tamaño o con una anchura de puente arbitrariamente mayor o menor). En cualquier caso, tanto las plaquetas nasales, como también, como se ha dicho antes, los flancos de nariz pueden representarse como 12 tupla.

Los vectores normales, en lugar de representarse en coordenadas cartesianas como antes, pueden representarse respectivamente con dos ángulos theta y phi en el espacio (fundamentalmente una representación en coordenadas polares, eligiéndose 1 como la longitud (radio) del vector normal:

(nx,ny,nz) = (sin(phi)*sin(theta), cos(phi)*sin(theta), cos(theta)).

Así resultan en conjunto un total de 10 grados de libertad para las plaquetas y, por lo tanto, también para el puente de la nariz), obteniéndose una representación como 10 tupla:

(X [p ,o D ],y [p ,o D ],Z [P ,o D ],th e ta o D ,p h io D , X [p ,o s ] ,y [p ,o s ],Z [p ,o s ] , th e ta o s ,p h io s )

= Z[p,0S]

La relación entre la anchura del puente nasal y la posición de las plaquetas nasales puede verse en la figura 15: si el puente nasal se ensancha, la distancia entre los puntos de apoyo de los planos de las plaquetas izquierda y derecha aumenta de forma correspondiente, y viceversa.

Se produce una reducción del número de parámetros si se supone que el puente y las plaquetas nasales son simétricos entre sí. Con el plano yz de la figura 14 como el plano de simetría, se aplica:

i. x[P,OS] = - x[P,OD]

ii. y[P,OD] = y[P,OS] y z[P,OD] = z[P,OS]

iii. theta[P,OD] = theta[P,OS] y phi[P,OD] = - phi[P,OS]

En tal caso, los parámetros libres (w, yP, zp, theta, phi) se obtienen con theta = theta[P, od] = theta[P, Os] y phi = phi[P, od] = - phi[p, os]. Aquí w es la anchura del puente, siendo x[p, od] = w/2 y x[p, os] = -w/2. Así, en el caso simétrico, hay 5 parámetros libres con los que se puede ajustar el modelo de montura paramétrico. Dependiendo de la montura, puede haber menos grados de libertad o los grados de libertad pueden limitarse por medio de directrices de ajuste específicas como se ha explicado antes.

Para adaptar el modelo de montura paramétrico al modelo 3D de la cabeza, los planos de las plaquetas nasales pueden elegirse de manera que coincidan con los planos de los flancos de la nariz, es decir, en el caso general, la 12 tupla de las plaquetas nasales coincide con la 12 tupla de los flancos de la nariz.

Como restricción, la posición del puente o de las plaquetas nasales puede, por ejemplo, fijarse en el sistema de coordenadas locales de la montura (es decir, los valores yp, zp son fijos), o puede elegirse una relación fija, por ejemplo, lineal para theta y phi, de manera que theta y phi no puedan seleccionarse independientemente.

En caso de un conjunto reducido de parámetros de montura, por ejemplo, en el caso simétrico antes citado, se puede utilizar un promedio. Si, por ejemplo, los ángulos correspondientes theta[P, oD] y theta[P, oS] para los flancos de la nariz difieren, se puede utilizar un valor medio. Si los ángulos difieren uno de otro en más de un valor umbral, se puede emitir una advertencia, indicando que aquí la forma simétrica de la montura es demasiado inadecuada para aplicarla.

Para evaluar en qué medida son poco propicias las propiedades de uso, se puede usar una medida de calidad que señala la calidad anatómica de adaptación. Una medida de calidad como ésta puede calcularse sobre la base de las distancias antes mencionadas de la montura de gafas con respecto a las zonas de la cabeza, pudiendo incluirse en la medida de calidad diferentes distancias con diferente ponderación.

Según el tipo de montura paramétrica, el número de parámetros libres puede reducirse aún más, por ejemplo, a dos parámetros en la zona de apoyo de la nariz, concretamente, la anchura del puente y un parámetro para el ángulo del arco. El ángulo del arco se explica, por ejemplo, en Johannes Eber, "Adaptación anatómica de gafas", Editorial Optische Fachveroffentlichung GmbH, 1987, página 26, figura 24 en relación con el ángulo del arco.

- Ángulo pantoscópico de la montura

Además, mediante las características se pueden calcular o adaptar el ángulo pantoscópico de la montura (también denominado ángulo de inclinación hacia delante). En los ejemplos de realización en los que se utilizan las directrices de ajuste específicas para la montura, como se ha explicado antes, el ángulo pantoscópico ya puede fijarse durante esta adaptación (paso 40 en la figura 4). El mismo se puede ajustar de nuevo más adelante en el paso 128 de la figura 12. Para ello se calcula una distancia del borde de montura (por ejemplo, el canto trasero del borde inferior del borde de montura, la esquina inferior izquierda o derecha en una vista frontal de la montura) con respecto a las superficies de las mejillas antes mencionadas que pueden representarse mediante una superficie spline. En tal caso, el ángulo pantoscópico se modifica para garantizar una distancia mínima preestablecida, por ejemplo, 2 mm.

- Longitud de varilla

La longitud de varilla se calcula en el paso 128 una vez que se ha determinado el ajuste de la montura en la nariz, por ejemplo, mediante las plaquetas nasales antes citadas. Para fijar la longitud de varilla de la montura (siempre que ésta sea un parámetro libre del modelo de montura paramétrico), se hace coincidir un punto de apoyo delantero de las varillas con los puntos de apoyo de las orejas antes mencionados.

A continuación, en el paso 129, los parámetros de montura calculados en el paso 128 se aplican al modelo de montura paramétrico. En el paso 1210 se llevan a cabo una colocación virtual y un ajuste como se describe en el paso 56 de la figura 5. En el paso 1211 puede tener lugar opcionalmente una optimización posterior, por ejemplo, una optimización como la descrita en el documento US 2016/0327811 A1 mencionado al principio o una adaptación manual como la descrita en el paso 57 de la figura 5. En el paso 1212 se lleva a cabo una transmisión al sistema de pedidos. También pueden seleccionarse otros parámetros de montura, por ejemplo, un color de la parte central de la montura de gafas, un color de las varillas de gafas de la montura de gafas, el material y el color de las bisagras de la montura de gafas, grabados en las varillas de gafas de la montura de gafas, elementos de diseño, aplicaciones en las varillas de gafas o en la parte central de la montura de gafas. La montura de gafas encargada se fabrica a continuación de acuerdo con los parámetros determinados, por ejemplo, con un proceso de fabricación aditivo como se ha explicado al principio.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento implementado por ordenador para la adaptación de unas gafas que comprende: una adaptación virtual de un modelo de montura paramétrico (81), que comprende una pluralidad de parámetros, a un modelo 3D (72) de una cabeza de una persona, caracterizado por que la adaptación virtual comprende: un primer proceso de adaptación (40) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D de la cabeza (72) para el cumplimiento de las directrices de ajuste específicas (70) para el modelo de montura paramétrico (71), determinándose en el primer proceso de adaptación una primera parte de los parámetros, comprendiendo la primera parte de los parámetros una escalada de la montura de gafas, una inclinación hacia delante y/o una forma de un borde de montura de la montura de gafas, y un segundo proceso de adaptación (41) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D (72) de la cabeza para la adaptación anatómica, determinándose en el segundo proceso de adaptación una segunda parte de los parámetros diferente de la primera parte.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las directrices de ajuste específicas comprenden valores objetivo y/o zonas objetivo para distancias entre las características de la montura de gafas y las características de la cabeza de la persona.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que los valores objetivo y/o las zonas objetivo son diferentes para distintas monturas de gafas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 3, que comprende, además: lectura de las directrices de ajuste específicas para el modelo de borde de montura paramétrico (71).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado por que las directrices de ajuste específicas comprenden indicaciones para las características derivadas de las características de la montura y/o de las características de la cabeza.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 5, caracterizado por que el primer proceso de adaptación comprende un uso de un árbol de sintaxis.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 6, caracterizado por que el primer proceso de adaptación comprende un proceso de optimización en una función objetivo sobre la base de una desviación de los valores objetivo de las directrices de ajuste específicas y/o sobre la base de un término de penalización al rebasar las zonas objetivo.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado por que el primer proceso de adaptación comprende una iteración repetida de un bucle de optimización.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 8, caracterizado por que el primer proceso de adaptación comprende una consideración de un peso de las lentes de gafas.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 9, caracterizado por que el modelo de montura paramétrico y/o las directrices de ajuste específicas están presentes en forma cifrada.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 10, que comprende además el cálculo de una medida de calidad para la adaptación virtual.

12. Programa informático con un código de programa que, cuando el código de programa se ejecuta en un procesador, provoca la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 11.

13. Procedimiento para la fabricación de una montura de gafas que comprende: realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 12, fabricación de una montura de gafas sobre la base del modelo adaptado de la montura de gafas.

14. Dispositivo para el procesamiento de datos que comprende: medios para la adaptación virtual de un modelo de montura paramétrico (81), que comprende una pluralidad de parámetros, a un modelo 3D (72) de una cabeza de una persona, caracterizado por que los medios para la adaptación virtual comprenden: elementos para la realización de un primer proceso de adaptación (40) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D de la cabeza (72) para el cumplimiento de directrices de ajuste específicas (70) para el modelo de montura paramétrico (71), determinándose en el primer proceso de adaptación una primera parte de los parámetros, comprendiendo la primera parte de los parámetros una escalada de la montura de gafas, una inclinación hacia delante y/o una forma de un borde de montura de la montura de gafas, y elementos para la realización de un segundo proceso de adaptación (41) del modelo de montura paramétrico (71) al modelo 3D (72) de la cabeza para la adaptación anatómica, determinándose en el segundo proceso de adaptación una segunda parte de los parámetros diferente de la primera parte.

15. Dispositivo para el procesamiento de datos según la reivindicación 14 que comprende medios para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 2 - 11.