JPH0847481A - 光学測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 眼鏡を作るために必要とされる様々なパラメ
タの測定において、その測定パラメタが正確に計算され
ることを可能にする。 【構成】 眼鏡フレームを着用した眼鏡着用者の画像か
ら測定パラメタを検出するための方法である。その方法
においては、眼鏡着用者の瞳孔の領域内における輝度勾
配を分析することによって、各瞳孔の中心位置が自動的
に検出され、且つ、輝度勾配の分析と上記眼鏡フレーム
の輪郭の抽出とによって、上記眼鏡フレームに対して接
線方向にある水平方向直線と垂直方向直線との位置も自
動的に検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学分野に係わり、特
に光学度量学の分野に係わり、更に明確には、眼鏡を作
るために必要とされる様々なパラメタの測定に係わる。
眼鏡の製作では、フレームの選択と、眼鏡着用者に関連
した様々なパラメタとに応じて、フレームの中に填め込
まれるように設計されたレンズを切削することが必要で
ある。こうしたパラメタは、瞳孔間の距離、即ち、眼鏡
着用者の両眼の間の水平距離と、それぞれの眼の瞳孔に
対する様々な高さ又は距離とを含む。

【０００２】

【従来の技術】様々な光学測定法が公知である。従来的
には、眼鏡販売業者(optician)が、測定機器を使用し
て、眼鏡着用者の様々なパラメタを直接的に測定する。
この方法は、あまり正確とはいえない。別の欠点は、眼
鏡着用者にとって自然な姿勢で測定が行われるのではな
くて、眼鏡着用者の頭部が固定位置に保持された何らか
の不自然な姿勢で測定が行われるということ、様々な測
定装置が視野内に存在すること等である。

【０００３】こうした欠点を克服するために、フランス
特許出願第 2,690,832号では、フレームを保持する着用
者の顔の画像をディジタイザ装置によって取り込み、そ
の後で、この画像上において様々なパラメタが測定され
る。上記出願では、この画像をスクリーン上に表示する
ことが提案されている。この後で、眼鏡販売業者は、マ
ウス型ポインティングデバイスを使用して、スクリーン
上でのフレームの上下左右の最端点の各々を位置検出
し、それによってフレームに対する接線方向の長方形フ
レーム枠をトレースする。このフレーム枠の寸法と、他
の手段によって得られたフレームの理論的形状との間の
比較によって、上記画像を既知の大きさに拡大縮小する
ことが可能にされる。その後で、様々なパラメタを計算
するために、各々の眼の瞳孔の位置が上記画像上にマー
クされる。

【０００４】同様の方法が、Carl Zeiss社から市販され
ているVideo-Infralとして知られる装置において用いら
れている。２台のビデオカメラと１つの鏡とを使用し
て、眼鏡着用者の正面画像と側面画像とが得られる。そ
の後で、眼鏡販売業者は、マウス型ポインティングデバ
イスを使用して上記画像上でフレームに対する接線をト
レースし、眼の中心位置を決定するためにカーソル又は
マウスを動かす。その後で、眼鏡着用者の正面画像上に
おいて、フレームを基準とする眼鏡着用者の瞳孔の相対
的位置を測定し、更に、垂直線を基準としたフレームの
傾斜が、側面画像上で測定される。

【０００５】上記方法の両方においては、マウスを使用
してフレームの様々な点をトレースすることと、接線が
平行であることを視覚によって確かめることとを、眼鏡
販売業者が自分で行わなければならない。この理由か
ら、上記方法は両方とも実行に時間がかかることにな
る。更に、描線操作が測定精度を低下させ、フレーム枠
と眼鏡フレームとの間の接触は、上記装置を操作する係
員によって左右される。連続的な測定を行う場合には、
これらの方法によって再現性のある結果を得ることは困
難である。

【０００６】Rodenstock社によってVideocomという名称
で市販されている装置では、ミリメートル目盛り付きの
付属物がそのフレーム上に填め込まれている眼鏡フレー
ムを着用している眼鏡着用者の画像を、簡単なビデオカ
メラを使用して得ることが提案されている。この画像を
得た後で、スクリーン上の画像の所期の点でクリックす
ることによって、測定が行われる。従って、この装置に
おける測定は精度が低い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点の
克服を可能にする。本発明は、再現性があり、信頼性が
高く、且つ操作者によって左右されることがない測定を
可能にする。本発明は、操作者による介入を限られたも
のにすることを可能にする。本発明は、完全に自動化さ
れることが可能であり、且つ、選択されたフレームの如
何に係わらず、正確な測定を可能にする。

【０００８】本発明は、本譲受人によってVideocentron
という名称で市販されている、フランス特許出願第 2,6
90,833号に開示された装置で使用する場合に、特に有効
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、眼鏡フレーム
を着用した眼鏡着用者の画像からその眼鏡着用者に関す
る測定パラメタを求める方法を提供し、この方法は、上
記画像上において、上記フレームに対して接線方向にあ
る水平方向直線と垂直方向直線との位置と上記眼鏡着用
者の眼の瞳孔の中心位置とを検出する段階と、これらの
位置から上記測定パラメタの値を計算する段階と、を含
み、更に、上記画像上において、各瞳孔の領域内におけ
る輝度勾配を分析することによって、各瞳孔の中心位置
を自動的に検出する段階と、上記画像上において、輝度
勾配の分析と上記フレームの輪郭の抽出とによって、上
記フレームに対して接線方向にある水平方向直線と垂直
方向直線との位置を自動的に検出する段階と、を含む。

【００１０】本発明は、人間の介入を限られたものに
し、再現性のある結果をもたらす。

【００１１】本発明の好ましい実施例では、フレームの
内側輪郭に対して接線方向にある水平方向直線と垂直方
向直線との位置が、画面上で半フレームの各々において
検出される。

【００１２】この方法は、画像上において眼鏡フレーム
に対する接線を検出する従来の方法よりも正確である。

【００１３】上記画像上で各々の眼の瞳孔の中心位置を
自動的に検出する上記段階は、各々の瞳孔毎に、瞳孔の
領域をその範囲内に含む窓を画定する段階と、上記窓の
内側で、閾値よりも高い輝度を有する画像上の点を検出
する段階と、上記点の図心の位置を計算する段階と、か
ら成る。

【００１４】この場合には、上記窓を画定する上記段階
は、輝度勾配のノルムがその点において最大である上記
画像上の点を、各瞳孔の領域内で検出することと、その
後で、予め決められた大きさの窓を上記点を中心として
位置決めすることとによって行われる。

【００１５】こうした窓の使用は、上記方法が更に迅速
に行われることを可能にする。

【００１６】上記方法は、各々の半フレームの内側輪郭
に対して接線方向にある１つの直線を各々の窓が含む予
め決められた大きさの４つの窓を、各瞳孔の中心位置の
周りに画定する段階を含むことが可能である。

【００１７】こうした窓の使用によって、各窓の内側の
接線を検出する必要なしに、より迅速に上記方法を行う
ことが可能になる。

【００１８】上記フレームに対して接線方向にある水平
方向直線と素直方向直線との位置を自動的に検出する段
階は、上記窓の各々の内側において、上記窓の内側の眼
鏡フレームの内側輪郭と外側輪郭とを検出するために、
輝度勾配のノルムがその点において閾値よりも大きい上
記画像上の点を上記窓の内側において検出する段階と、
上記窓の内側の上記フレームの形状を上記輪郭から検出
する段階と、上記窓に応じて、上記フレームの内側輪郭
に対する接線を検出する段階と、を含むことが可能であ
る。

【００１９】予め決められた数の画像上の上記点が、上
記閾値を越える輝度勾配のノルム値を有するように、上
記閾値が選択されることが有利である。

【００２０】傾角が上記画像から計算されることが可能
であり、この場合に、上記方法は、上記フレームの実際
の輪郭を少なくとも与える段階と、取り得る様々な傾角
値に関して、上記画像上への上記実際の輪郭の射影を計
算する段階と、上記射影と上記画像から抽出された上記
輪郭との間の相関を上記傾角値に関して計算することに
よって、上記画像から抽出された輪郭に対して上記射影
を比較する段階と、を含み、上記傾角値が、上記相関が
最大である傾角値である。

【００２１】傾角が既知である場合には、上記方法は、
眼鏡フレームの実際の輪郭とこのフレームの傾角とを少
なくとも与える段階と、上記傾角に応じて、上記画像上
への上記実際の輪郭の射影を計算する段階と、上記画像
上の上記射影を走査することと、この走査結果から、上
記射影の各位置に関して上記画像から抽出された輪郭と
上記射影との間の相関を計算することとによって、上記
画像から抽出された輪郭に対して上記射影を比較する段
階と、上記相関が最大である上記射影の位置を使用し
て、上記フレームに対して接線方向にある水平方向直線
と垂直方向直線との位置を検出する段階と、を含むこと
ができる。

【００２２】好ましい実施例の１つでは、上記位置から
上記測定パラメタの値を計算する段階が、眼鏡着用者の
眼の瞳孔の中心の相対的位置と上記フレームの内側輪郭
に対して接線方向にある直線とを比較することによって
行われる。

【００２３】本発明の別の特徴と利点とが、添付図面を
参照して、単なる非限定的な具体例として示される以下
の実施例の説明から更に明確になるだろう。

【００２４】

【実施例】図１は、眼鏡着用者に関する様々な測定パラ
メタを図示している。図１には、左側の半フレーム２と
右側の半フレーム３とから構成される眼鏡フレーム１が
示され、眼鏡着用者の左目４と右目５とが概略的に示さ
れている。眼鏡着用者と選択されたフレームとに適合す
る眼鏡ガラス又はレンズを用意するためには、眼鏡ガラ
スを切削するためにフレームの内側形状を知ることが必
要である。更に、フレームを基準とした着用者の眼の位
置を知ることも必要である。次のパラメタが現在使用さ
れている。第１のパラメタは、眼鏡着用者の両眼の各中
心の間の距離であり、この距離は、右側の瞳孔と鼻の軸
線との間の水平方向距離と鼻の軸線と左側の瞳孔との間
の水平方向距離とに各々が相当する右側オフセットと左
側オフセットとの合計に等しい。図１では、点線６が鼻
の軸線を表し、寸法７が瞳孔間の距離であり、寸法９が
右側オフセットであり、寸法８が左側オフセットであ
る。鼻側に位置する、各半フレームの内側に対して接線
方向にある２本の垂直方向直線（10、11）の間の距離
を、ブリッジと呼ぶ。図１の寸法12がブリッジに相当す
る。各半フレームの幅、即ち、各半フレームの内側に対
して接線方向にある２本の垂直方向直線11、13の間の距
離を、距離Ａ（寸法14）と呼び、各半フレームの内側に
対して接線方向にある２本の水平方向直線16、17の間の
距離を、距離Ｂ（寸法15）と呼ぶ。上記の２本の接線方
向の水平方向直線の中央線と上記の２本の接線方向の垂
直方向直線の中央線との間の交差点を、各半フレームの
中心と呼ぶ。左眼４の瞳孔の中心と、左側半フレーム２
の内側の下部に対して接線方向にある水平方向直線16と
の間の距離を、左側高さ18と呼び、右目５の瞳孔の中心
と、右側半フレーム３の内側の下部に対して接線方向に
ある水平方向直線との間の距離を、右側高さ19と呼ぶ。
各半フレームの中心と対応する眼の瞳孔の中心との間の
水平方向又は垂直方向の距離を、水平方向又は垂直方向
の、左側又は右側の、軸線ずれ距離(off-axis distanc
e) と呼ぶ。（右側又は左側）瞳孔の中心とその瞳孔の
中心の下方のフレームの内周との間の垂直方向距離を、
瞳孔下方のフレームの（右側又は左側）深さと呼ぶ。
（右側又は左側）瞳孔の中心とそれに対応するフレーム
の内周との間の最大距離を、最大（右側又は左側）半径
(radius)と呼ぶ。この最大半径は、使用可能なレンズの
最小直径の大きさを検出することを可能にする。

【００２５】本発明の目的は、フレームを着用した眼鏡
着用者の画像から上記の様々なパラメタを検出すること
である。この画像は、ディジタイザ基板に結合されたビ
デオカメラによって得られることが有利である。こうし
た画像は、例えば、上記のVideocentron装置によって提
供されることが可能である。こうした画像は、ディジタ
ルカメラ、スキャナー、又は、他の任意の手段によって
も得られることが可能である。こうした画像は、公知の
方法によって、例えば、画像内に既知の大きさのスケー
ルが存在することによって、又は、（焦点距離を知るこ
と等によって）画像の拡大率の検出を可能にする任意の
他の手段によって、拡大縮小される。

【００２６】上記画像は、眼鏡着用者の顔面とフレーム
とがその上に現れるカラー又はグレースケールのディジ
タル画像である。光源を眼鏡着用者が見つめている時に
は、この画像上に、各々の眼の角膜からの反射を観察す
ることも可能である。

【００２７】術語「画像」は、本明細書では、点又は画
素の集合から成る数字の行列を意味すると理解された
い。ビデオカメラから得られた画像の場合には、この画
像は、操作が加えられる画像の輝度表現又は他の任意の
ディジタル表現（色相彩度強度(hue saturation intens
ity: HSI) 又は赤緑青(RGB))である。

【００２８】術語「勾配」は、本明細書では、個々の画
像に対するその公知の用途における通常の数学的関数を
意味することを理解されたい。この勾配の代わりに、例
えばラプラス関数のような、数値体における変動を表す
任意の関数を使用することも可能である。

【００２９】術語「ノルム」は、ユークリッド幾何学の
古典的なノルムを意味するものと理解されたい。他の任
意のノルムが使用されることが可能であり、又は、例え
ば成分の絶対値の単純和のような、術語の数学的意味で
はノルムではない関数、もしくは、ユークリッドノルム
の平方が、使用されることが可能である。

【００３０】術語「ｘ−軸」と「ｙ−軸」は、水平座標
と垂直座標に対して従来通りに使用される。

【００３１】図２は、眼鏡着用者の各瞳孔の中心位置を
画像上で検出する際の様々な段階を示す流れ図である。
本発明では、各瞳孔の中心位置は、画像の輝度勾配の分
析によって自動的に検出される。最初に、最大輝度勾配
ノルムを有する画素を計算することによって、角膜の反
射が自動的に検出される。この輝度情報に閾値を適用し
た後で、加重中心の計算によって反射の中心が検出され
る。計算は、各瞳孔に対して逐次的に行われることも、
並行して行われることも可能である。以下では、図２を
参照しながら、片方の眼に関して本発明を説明する。

【００３２】図２の流れ図では、瞳孔の中心がその内側
で検出されることになる窓が、ステップ21で最初に画定
される。ある特定の装置において、ある特定の姿勢をフ
レーム着用者がとる場合に、個々の着用者毎の画像上の
眼の位置の変動は僅かであるにすぎない。検出窓は、当
該眼に関して設定された瞳孔の中心位置を取り囲むよう
に配置され、ある特定の装置に関して実験によって検出
される大きさを有する。その大きさは、着用者の如何に
係わらずに眼の画像が上記窓内に位置するように選択さ
れる。

【００３３】画像全体を取り扱うことも可能であるが、
画像全体を取り扱う代わりに上記窓を使用することによ
って、計算時間を短縮することが可能である。

【００３４】ステップ22では、ステップ21で画定された
窓の内側の画像の各点において、輝度勾配ノルムが検出
される。

【００３５】ステップ23では、上記窓の内側における瞳
孔上の角膜反射の境界、即ち、最大勾配ノルムを有する
画素が、検出される。新たな、より小さい処理窓が、こ
の画素を中心として配置される。ある特定の装置におい
て特定の姿勢を眼鏡着用者がとる場合に、瞳孔上の反射
だけをその範囲内に含むように実験によって決定された
大きさを有する。こうして、より小さい窓が得られる。
この後で、そのデータが２値形式に変換され、即ち、あ
る特定のレベルを越える輝度値を有する画素全てが
「１」にされ、それ以外の画素が「０」にされる。

【００３６】ステップ24では、窓の２値形式に対して形
態的細線化(morphological thinning)を行うことによっ
て、疑似反射が除去される。これは、画像の各画素の値
を隣接画素の値と比較することにある。各画素には、画
素の特定の近傍内で検出された最小値が割り当てられ
る。こうして、近傍よりも小さい大きさの反射が消滅す
る。

【００３７】ステップ25では、選択された画素の図心
（即ち、その座標が画素の集合の座標の平均値である
点）が、ステップ23の窓の内側で計算される。こうして
得られた点は、角膜反射の中心であり、当該の瞳孔の中
心に相当する。更に、この場合には、最初に閾値処理と
２値値割当てとを行うことなしに、輝度値に相当する加
重因子を使用して、当該画素の加重中心を計算すること
も可能である。

【００３８】ステップ21からステップ25までにおいて、
第２の瞳孔の中心が上記方法と同じ方法で検出される。

【００３９】こうして、眼鏡着用者の各瞳孔の中心の位
置が画像中で得られる。公知の方法と比較すると、操作
者は、マウスのようなポインティングデバイスを使用し
て眼鏡着用者の瞳孔の位置を求める必要がない。更に、
こうして得られた位置検出は、手作業による単純な位置
検出よりも正確である。従って、このことは、検出され
た中心のｘ−軸座標を減算することによる、瞳孔間の距
離の自動計算を可能にする。

【００４０】図３は、画像上の垂直方向接線の位置と水
平方向接線の位置とを検出するための各ステップの流れ
図である。本発明によって、眼鏡フレームの内側に対し
て接線方向にある水平方向直線と垂直方向直線とが、フ
レームの厚さとフレームの色の解釈とに関連した従来技
術の問題点を回避する形で検出される。

【００４１】本発明は、輝度勾配の分析によってフレー
ムの内側輪郭と外側輪郭とを上記画像上で検出すること
を可能にする。第１の段階は、全ての点において輝度勾
配を計算することである。その後で、閾値処理が行わ
れ、即ち、こうして得られた体が２値形式に変換され
る。こうすることによって、各々の半フレームの内側輪
郭と外側輪郭とが検出される。閾値は、累積勾配ヒスト
グラムを計算することによって有利に検出されることが
可能である。この後で、フレームの全体形状が、形態的
充てん(morphological fill-in) によって検出される。
この後で、これによって、フレームに対する内側接線を
検出することが可能になる。

【００４２】図３は、片方の半フレームに関する、本発
明による方法のこの部分の更に詳細な流れ図である。図
２に関して説明したように、計算は、各半フレームに対
して連続的に行われることも、並行して行われることも
可能である。片方の半フレームに関して、図３を参照し
ながら、本発明を説明する。

【００４３】ステップ31では、図２を参照して説明した
通りに検出した瞳孔の中心を基準として配置した、４つ
の処理窓（左側、右側、上側、下側）を画定する。実際
には、ディジタル処理の速度を向上させるために、図４
に関連して説明したように接線位置が４つの処理窓内で
各々に検出され、画像全体上では検出されない。ある特
定の装置において、ある特定の姿勢を眼鏡着用者がとる
場合に、これらの４つの窓の大きさと相対的位置とが、
全てのフレーム形状において各窓が接線を含むことが可
能であるように実験によって決定される。これらの４つ
の窓は、既に検出されている瞳孔の中心を基準として画
像上に配置される。

【００４４】ステップ32では、輝度勾配ノルムのマップ
が、各窓の内側で計算される。

【００４５】ステップ33では、閾値が検出される。この
値は、特定の写真装置を用いて実験によって検出された
固定値であってもよい。しかし、次に示す方法によって
有利に閾値を決定することが可能である。まず、累積ヒ
ストグラムを輝度勾配ノルムマップから計算する。言い
換えれば、輝度勾配ノルムが取り得る各々の値毎に、輝
度勾配ノルムがその値を有する画像画素数を計算する。
これによって、画像全体に亙っての輝度勾配ノルムの分
布というアイデアが得られる。決められた数の画素がそ
の閾値よりも大きい勾配ノルムを有するような閾値を採
用する。例えば、150 ×80画素の窓では、2,000 個の画
素という値が採用される。この画素数は、フレームの輪
郭を構成する画素の数である。

【００４６】ステップ34では、ステップ33からの閾値よ
りも勾配ノルムが大きい点を選択する。こうして、各窓
内において、フレームの内側輪郭と外側輪郭とが得られ
る。

【００４７】ステップ35では、ステップ34で得られた輪
郭についての更に詳細な情報が、輪郭細線化によって得
られる。このステップでは、各窓内において１つの方向
が優先される。従って、左右の２つの窓では、フレーム
の垂直方向接線が求められ、従って、その垂直方向が優
先される。これとは反対に、上側窓と下側窓とでは、フ
レームに対する水平方向接線が求められ、水平方向が優
先される。これについては、図４を参照して更に明確に
説明する。各窓内の優先方向に対して垂直な方向に細線
化を行う。これによって、フレームの内側輪郭と外側輪
郭とのより正確な画像が得られる。具体例を示すと、例
えば左側窓を取り上げる場合に、水平方向における細線
化は、例えば各画素毎にその画素のノルムを水平方向に
隣接する２つの画素のノルムと比較することと、その勾
配ノルムが最大である画素だけを残すこととによって行
われる。

【００４８】ステップ36では、こうして得られた輪郭が
２値形式に変換される。各窓内にフレームの内側輪郭と
外側輪郭とを含む２値画像が、こうして得られる。

【００４９】同様の処理が、図２を参照して説明した通
りに、各半フレームに対して逐次的に又は並行して行わ
れる。

【００５０】ステップ36で得られた２値画像は、直接的
に、又は、フレーム毎に固有の予め決められたファイル
を使用して処理されることが可能である。図５と図６と
を参照して、その関連の処理を説明する。

【００５１】図４は、図２と図３とを参照して説明した
処理窓を示す、半フレームの画像の略図である。図３に
は、半フレーム41が、眼42の略図と共に示されている。
参照番号43は図３のステップ21の場合の検出窓を示し、
参照番号44は、図２のステップ24の場合のより小さな検
出窓を示す。円45は、眼の瞳孔の輪郭、又は、角膜反射
の輪郭の概略的な表現である。参照番号46、47、48、49
は、図３を参照して説明した４つの検出窓を示し、これ
らの検出窓の内側で、フレームの内側輪郭に対する個々
の接線が検出される。

【００５２】図５は、水平方向接線と垂直方向接線とを
検出するための方法の１つを示している。本明細書で
は、水平方向接線と垂直方向接線との検出は、これらの
接線がそれに沿って延在する直線の検出を必ずしも意味
するわけではなく、むしろ、単に画像内の上記接線の位
置を瞳孔の中心を基準にして検出することを意味すると
理解されたい。従って、水平方向接線の検出は、この接
線のｙ−軸座標の検出、又は、これと同じことになる
が、この接線と瞳孔の中心との間の垂直方向距離の検出
を意味することを理解されたい。図５の水平方向接線と
垂直方向接線とを検出する方法では、フレームの形状を
示す予め決められたデータファイルは使用されない。上
記のように、ステップ51とステップ52は、半フレームの
各々毎に、逐次的に又は並行して行われる。

【００５３】ステップ51では、ステップ36で得られた内
側輪郭と外側輪郭とが、フレームを形態的(morphologic
al) に閉じて、内側輪郭と外側輪郭との間のフレーム部
分を充てん(fill-in) するために、各窓内において処理
される。従って、各窓は、その輪郭を単に与える代わり
に、フレームの画像を与える。形態的充てんは、展開と
その後での細線化という連続した段階によって行われ
る。展開では、輪郭の画像から開始して、上記輪郭の一
方の輪郭上に位置した画素の付近にある画素の各々が、
値「黒」を与えられる。従って、各輪郭が太線化され
る。この段階は、内側輪郭と外側輪郭とが一致するま
で、数回に亙って反復されることが任意に可能である。
この後で、これらの輪郭の大きさを縮小させる形態的細
線化操作が行われる。この細線化操作は、必要に応じ
て、展開操作と同じ回数に亙って反復される。これによ
って、フレームの画像が得られる。形態的展開と細線化
は、図３のステップ35に関して説明した直線に沿って、
各窓の内側において、好ましい一方の方向に行われるこ
とが可能である。

【００５４】ステップ52では、各窓内においてフレーム
の画像上での内側輪郭の接線が求められる。本発明は、
内側輪郭に対して接線方向にある直線を正確に検出する
ことを可能にする。これは、従来技術で使用される操作
者の視覚的評価よりも正確である。接線を得るために、
例えば、直線近似法(straight line approximatiom met
hod)が使用可能である。この方法は、特定の方向におい
て、フレーム内の最長直線線分を求めることにある。し
たがって、例えば上側の窓（図４では参照番号49）を使
用する場合には、水平方向接線が求められる。この窓の
最下部から（言い換えれば、フレームの内側から）開始
し、以前に遭遇した線分と重なりとを考慮しながらフレ
ームの最長水平方向線分が検出される。同じ長さが検出
された場合には、最も下方に位置する線分、即ち、この
例の場合にはフレームの内側に最も近い線分が選ばれ
る。これによって、フレームの内側輪郭に対する水平方
向接線が与えられる。

【００５５】例えば輪郭追跡法(contour tracking meth
od) のような別の接線検出方法を使用することも可能で
ある。この場合には、直線近似法の場合に用いられるス
テップ51を省略することが可能である。内側輪郭と外側
輪郭とから直接的に接線を検出することが可能である。

【００５６】ステップ52の後では、画像内の各半フレー
ムの内側に対して接線方向にある水平方向直線の位置と
垂直方向直線の位置と、眼鏡着用者の瞳孔の中心位置と
が得られている。これは、画像上での測定パラメタの射
影のための画素値が与えられることを可能にする。瞳孔
中心と同じｘ−軸上の位置を有する内側輪郭上の点を使
用して、瞳孔の下方におけるフレームの深さを画素単位
で計算する。この後で、瞳孔中心からの距離を、フレー
ムの内側輪郭上の全ての点に関して計算し、この距離の
最大値を、画素単位で表された最大半径として使用す
る。

【００５７】画像の拡大率が既知であるので、測定パラ
メタの値を、これらのパラメタの射影からミリメートル
単位で得ることが可能である。

【００５８】この後で、画像に関するフレームの傾角を
知ることによって、個々の測定パラメタを計算すること
が可能である。フレームは、自由に動く頭部上に載せら
れているので、斜めに滑り、フレームの片方が他方より
も高くなっている可能性があるということに留意された
い。更に、フレームが、画像の平面に対して片寄ってい
て、フレームの片方が他方よりも前方に位置している可
能性もある。これは、フレームを着用する人間がビデオ
カメラ（又はそれと同等の装置）を真っ直ぐに見ていな
い時に、又は、頭部を僅かに曲げている時に起こる。最
後に、フレームが垂直平面内に保持されないことが一般
的である。フレーム平面と垂直平面との間の角度は、広
角角度(pantoscopic angle) と呼ばれる。これら３つの
角度と画像上の射影における測定パラメタの値とを知る
ことによって、ステップ53において、測定パラメタであ
る距離Ａと距離Ｂと軸線ずれ距離との値をミリメートル
単位で計算することが可能である。更に、瞳孔間の距離
を知ることによって（図２に関する上記説明を参照され
たい）、ブリッジと左側オフセットと右側オフセットと
を計算することが可能である。更に、瞳孔の下方におけ
るフレームの深さと最大半径とが計算可能である。

【００５９】図６は、水平方向接線と垂直方向接線とを
検出するための別の方法を示す。図６の実施例では、眼
鏡着用者が選択したフレームの内側輪郭の形状を表す外
部データファイルを画像において使用する（真のフレー
ム又は真の輪郭）。本発明を使用するための装置を、例
えば、このタイプのファイルをプログラミングするため
に使用することが可能である。本譲受人からDigiscanの
名称で市販されているタイプのセンシング装置を使用し
てフレームから読み取ることによって、上記ファイルを
得ることも可能である。更に、こうしたファイルを、識
別背景上でビデオ撮影を行うことによって、又は、他の
任意の手段によって得ることも可能である。このファイ
ルがレンズ取り付け溝の底部におけるフレームの形状を
与える場合には、（例えば、レンズ取り付け溝の深さに
等しい量だけ内側に細線化することによって）フレーム
の内側輪郭を表すファイルを得るために、このファイル
を修正することが可能である。

【００６０】本発明では、このファイルを、接線の計算
を改善し速度向上させるために使用する。これは、本発
明では、フレームの傾角と画像の拡大率とを計算に入れ
ながら、得られた画像上にフレームの実際の輪郭を計算
によって重ね合わせることによって実現される。画像に
おいて得られたフレームの上に実際の画像を重ね合わせ
て、接線が計算される。この後で、幾何学的パラメタ
が、傾角を計算に入れて算出される。フレームの実際の
輪郭の最端点が正確に分かっているので、接線の計算が
容易化される。

【００６１】上記方法のこの部分は、傾角の測定を不要
にする。実際に、計算を使用して、画像上で得られたフ
レームとの比較のために、実際の輪郭上で様々な傾角を
シミュレートすることが可能である。実際の輪郭と画像
中に示されるフレームとの間に最大の相関がある時に
は、これが所期の傾角を与える。

【００６２】図６は、詳細な実施例を示す。上記と同様
に、この方法を半フレームの各々に対して逐次的に行う
ことも、又は、両方の半フレームに対して同時に行うこ
とも可能である。

【００６３】ステップ61では、フレームを表すファイル
が読み込まれる。このファイルは、例えば、単純な２値
ファイルであってよい。必要に応じて、このファイル内
の画像を画像の拡大率に適合するように拡大縮小するこ
とが可能である。

【００６４】ステップ62では、その形状を決定する点の
数を減少させて計算を容易化するために、フレームの形
状がベクトル命令化される。ステップ62では、例えばベ
ツィエ曲線補間又は他の適切な関数のような他の任意の
データ圧縮方法が使用されることが可能である。これ
は、フレームの内側輪郭の画像（実際の輪郭）を与え
る。

【００６５】ステップ63では、収集エラーを減少させ且
つフレームの内側輪郭を更に正確にするために、こうし
て得られた実際の輪郭に対して細線化が行われる。必要
に応じて、（取り付け溝を考慮に入れて）フレームの内
側輪郭を得るために、この実際の輪郭が処理される。

【００６６】この後で、上記方法の様々な実施例を用い
ることが可能である。個々の傾角が既知である時には、
ステップ64、65、66を続けることが可能である。そうで
ない場合には、ステップ74、75、76を続けることが可能
である。

【００６７】ステップ64では、傾角から開始して、画像
上へのフレームの実際の輪郭の射影を計算する。ステッ
プ65では、こうして計算した射影を画像上で走査する。
言い換えれば、実際の輪郭の射影が画像上にシフトさ
れ、フレームの実際の輪郭の射影と画像上で識別される
フレームとの間の相関（オーバーラップ又は共通点の
数）が各点で計算される。相関が最大である時に、実際
の輪郭の位置がフレームの位置を与える。

【００６８】ステップ66では、フレームの位置を知るこ
とによって、個々の接線の位置が計算される。個々の接
線の位置は、実際の輪郭の最端点（ｘ−軸上とｙ−軸上
の極大値）を知ることによって容易に検出することが可
能である。必要に応じて、これらの点の近傍内における
直線近似法を使用することが可能である。この場合に
は、上記近似法のために、より小さな窓を使用すること
が可能である。

【００６９】この後で、ステップ53において、様々な測
定パラメタ、即ち、距離A 、距離B、瞳孔の中心を基準
とした高さと距離を計算することが可能である。フレー
ムを与えるファイルからブリッジを直接求めることが可
能であり、又は、上記の手順を使用することが可能であ
る。

【００７０】或いは、傾角が未知である時には、反復処
理を続けて行うことが可能である（ステップ74、75、7
6）。ステップ74では、個々の傾角に関して、画像上へ
のフレームの実際輪郭の射影を計算する。この後で、ス
テップ75において、この射影を画像上で走査し、この射
影とステップ36から得られたフレーム画像との間に最大
の相関がある点を検出する。この相関値を、対応する傾
角値と関連させて格納する。この後で、傾角を変化させ
た後で、ステップ74を反復する。取り得る全範囲の傾角
を取り扱い終わるまで、上記の反復処理を続ける（例え
ば、-3°から＋3°までの間の傾斜の場合には、0 °か
ら15°までの間の広角角度(pantoscopic angle) は、0.
5 °ずつの走査の場合に、13×13回の反復に結果す
る）。相関が最大である時には、これは、傾角に関する
適正な値を示す。この後で、制御がステップ76に進む。

【００７１】ステップ76では、測定パラメタの計算のた
めにステップ66の手順が行われる。これは、測定を必要
とする様々なパラメタを与える。

【００７２】従って、本発明は、各フレームの実際の形
状、特にその厚さを考慮に入れることを可能にし、正確
で再現性のある結果をもたらす。操作者による介入は不
必要である。この方法は、傾角の測定を伴って又は伴わ
ずに実施されることが可能である。

【００７３】図７は、本発明の方法の別の実施例の流れ
図である。この実施例では、操作者が自ら介入すること
が可能であり、画像上で測定を行うことが可能である。
こうした測定値は、上記の通りに得られた測定値と比較
される。図７では、参照番号82は、図２を参照して説明
した個々のステップの包括的な表現である。参照番号8
3、85、86は、それぞれに図３、図５、図６を参照して
説明した個々のステップを表している。

【００７４】ステップ82では、眼鏡着用者の瞳孔の位置
を画像上で検出する。参照番号81で示すように、操作者
がカーソル又はマウスを使用して瞳孔の位置を検出する
ことも任意に可能である。ステップ87では、こうした結
果が比較され、その差異が示される。参照番号88は、公
知の装置で行われるような、フレームに対する接線を手
作業で求める方法の１つを表している。参照番号89は、
フレームの形状を含む外部ファイルのソースを示し、参
照番号90は、傾角を与える装置を示す。参照番号91は、
幾何学的パラメタの表示を示す。

【００７５】従って、様々な別の実施例が本発明に適用
されることが可能である。上記方法は、手動モード（8
1、83、88、90、91）で使用されることが可能であり、
この場合には、操作者又は眼鏡販売業者が全体的管理を
行う。上記方法は、フレームの事前知識なしに自動モー
ドで使用されることが可能である（82、83、85、90、9
1）。上記方法は、フレームを表す外部ファイルを使用
して自動モードで使用されることも可能である。従っ
て、傾角を自動的に検出することが可能であり（82、8
3、86、89、91）、又は、他の場所で測定した既知の値
を使用することも可能である（82、83、86、89、90、9
1）。

【００７６】上記方法は、取り得る３つの傾角とフレー
ムの厚さとを考慮に入れることを可能にする。この点
で、本発明は、従来の方法よりも信頼性が高く且つ正確
な結果を容易にもたらす。

【００７７】本発明による方法は、眼鏡フレームを着用
する人間の画像を与えることが可能な任意の装置におい
て使用されることが可能である。この方法は、上記のフ
ランス特許出願第 2,690,833号に開示された装置で使用
するのに特に適している。本発明の方法を使用するのに
有効である上記特許で開示されている通りの諸特徴は、
本明細書に引例として組み込まれている。

【００７８】当然のことながら、本発明は、一例として
示した上記実施例に限定されない。従って、フレームの
外側輪郭に対して接線を検出することが可能であり、更
には、眼鏡販売業者の必要に応じてフレームのアウトラ
インに対して接線を検出することも可能である。処理窓
の使用は計算速度を向上させる。しかし、これは、上記
方法の実施にとって不可欠であるというわけではない。
画像を既知のスケールに適合させるために、必要に応じ
て画像を拡大縮小させることが可能である。必要に応じ
て、傾角を、例えばフランス特許出願第 2,690,832号に
開示された方法のような別の方法で計算することも可能
である。接線を検出するために、例えば輪郭追跡法のよ
うな、直線近似法以外のアルゴリズムを使用することも
可能である。画像輝度勾配の分析を説明したが、画像を
表現する他の任意の方法（RGB 、HSI ）及び／又は他の
任意のタイプの数学的演算子（画素の直接値、ラプラス
演算等）を使用することも可能である。フレームの実際
の輪郭を分析する場合には、フレームの内側輪郭に基づ
く比較を説明したが、当然のことながら、フレームの外
側輪郭を使用することも、外側輪郭と内側輪郭との両方
を使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】眼鏡着用者に関する様々な測定パラメタを図示
する説明図である。

【図２】画像上の眼鏡着用者の各瞳孔の中心位置の検出
における個々のステップの流れ図である。

【図３】画像上の水平方向接線の位置と垂直方向接線と
の位置とを検出するための個々のステップの流れ図であ
る。

【図４】フレームの片方の半分部分の画像を処理窓と共
に示す説明図である。

【図５】水平方向接線と垂直方向接線とを検出するため
の本発明による方法を示す説明図である。

【図６】水平方向接線と垂直方向接線とを検出するため
の別の方法を示す説明図である。

【図７】本発明の方法の別の実施例を示す流れ図であ
る。

【符号の説明】

１…眼鏡フレーム ４…左目 ５…右目

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニコラ ギロード フランス国，69500 リヨン，リュ ドゥ ラ パゲール 127ベ (72)発明者 エレーヌ ソットカーサ フランス国，91370 ベルリエール，レジ デンス クロス ドゥ ベルリエール，16 (72)発明者 アレン シャンサボワール フランス国，94100 サン−モール，ブル バール ラベレース，48 (72)発明者 アーメ アダディ フランス国，91210 ドラベーユ，リュー ユ デ コルニュイレール，３

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 眼鏡フレームを着用した眼鏡着用者の画
   像から前記眼鏡着用者に関する測定パラメタを検出する
   方法であって、 前記画像上において、前記フレームに対して接線方向に
   ある水平方向直線と垂直方向直線との位置と前記眼鏡着
   用者の眼の瞳孔の中心位置とを検出する段階と、 前記位置から前記測定パラメタの値を計算する段階と、 を含み、更に、 前記画像上において、各瞳孔の領域内における輝度勾配
   を分析することによって、各瞳孔の中心位置を自動的に
   検出する段階と、 前記画像上において、前記フレームに対して接線方向に
   ある前記水平方向直線と前記垂直方向直線との位置を、
   前記輝度勾配の分析と前記フレームの輪郭の抽出とによ
   って自動的に検出する段階と、 を含む方法。
2. 【請求項２】 各々の半フレームの内側輪郭に対して接
   線方向にある水平方向直線の位置と垂直方向直線との位
   置を前記画像上で検出する、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記画像上で各々の眼の瞳孔の中心位置
   を自動的に検出することから成る前記段階が、各々の瞳
   孔毎に、 前記瞳孔の領域をその範囲内に含む窓を画定する段階
   と、 前記窓の範囲内に、閾値よりも高い輝度を有する画像上
   の点を検出する段階と、 前記点の図心の位置を計算する段階と、 から成る、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記窓を画定する前記段階を、前記輝度
   勾配のノルムがその点において最大である前記画像上の
   点を、各瞳孔の領域内に検出することと、その後で、予
   め決められた大きさの窓を前記点を中心として位置決め
   することとによって行う、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 各々の半フレームの内側輪郭に対して接
   線方向にある１つの直線を各々の窓がその範囲内に含む
   ように、予め決められた大きさの４つの窓を各瞳孔の中
   心位置の周りに画定する段階を含む、請求項２から請求
   項４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記フレームに対して接線方向にある前
   記水平方向直線と前記垂直方向直線との位置を自動的に
   検出する前記段階が、全記窓の各々の内側において、 前記窓の内側の眼鏡フレームの内側輪郭と外側輪郭とを
   検出するために、前記輝度勾配のノルムがその点におい
   て前記閾値よりも大きい前記画像上の点を前記窓の内側
   において検出する段階と、 前記窓の内側の前記フレームの形状を前記輪郭から検出
   する段階と、 前記窓に応じて、前記フレームの内側輪郭に対する接線
   を検出する段階と、 を含む、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 画像上の予め決められた数の前記点が、
   前記閾値を越える輝度勾配のノルム値を有するように、
   前記閾値を選択する、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記フレームの実際の輪郭を少なくとも
   与える段階と、 取り得る様々な傾角値に関して、前記画像上への前記実
   際の輪郭の射影を計算する段階と、 前記射影と前記画像から抽出された前記輪郭との間の相
   関を前記傾角値に関して計算することによって、前記画
   像から抽出された輪郭に対して前記射影を比較する段階
   と、 を含み、前記傾角値が、前記相関が最大である傾角値で
   ある、 傾角を計算する段階を含む、請求項１から請求項７まで
   のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記フレームの実際の輪郭と前記フレー
   ムの傾角とを少なくとも与える段階と、 前記傾角に応じて、前記画像上への前記実際の輪郭の射
   影を計算する段階と、 前記画像上の前記射影を走査することと、この走査結果
   から、前記画像から抽出された輪郭と前記射影との間の
   相関を前記射影の各位置に関して計算することとによっ
   て、前記画像から抽出された輪郭に対して前記射影を比
   較する段階と、 前記相関が最大である前記射影の位置を使用して、前記
   フレームに対して接線方向にある水平方向直線と垂直方
   向直線との位置を検出する段階と、 を含む、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 前記位置から前記測定パラメタの値を
    計算する前記段階が、前記眼鏡着用者の眼の瞳孔の中心
    の相対的位置と前記フレームの内側輪郭に対して接線方
    向にある直線とを比較することによって行われる、請求
    項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法。