JPS6376581A - 眼鏡装用シミユレ−シヨン装置における合成画像作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、眼鏡装用シミュレーション装置における合成
画像作成方法に関する。すなわち、本発明は、眼鏡を装
用していない人物像に対して眼鏡像の画像を作成し、眼
鏡装用の合成画像を表示する眼鏡装用シミュレーション
装置における合成画像作成方法に関する。

（従来の技術） 従来、眼鏡店等で、メガネを購入する場合において、処
方とは別に所望のメガネフレームを選択するとき、その
フレームをかけた自分の顔の状態を知るには、直接フレ
ームをかけ、鏡に反射された自分の顔を見ることにより
行われていた。

しかし、強度の近視、乱視等の人ではメガネをはずすと
かなり近い位置でも像がぼけてしまうため、眼鏡枠のみ
を装着した状態では正しく自分の顔の状態を知ることが
できなかった。この為メガネをかけたままで、この装着
状態を知ることができるメガネ装用シミュレーション装
置として、特開昭６１−８０２２２号公報に記載の装置
が提案されている。この方法は、画像合成処理技術を利
用したもので、ビデオカメラによりメガネを外した人物
像を撮像し、該人物像のＲ像信号をＡＤ変換してデジタ
ル信号として画像記憶装置に取り込み、該画像記憶装置
に記憶した人物像のデータ及びメガネフレームのデータ
を合成した表示信号を作成し、表示装置に該人物がメガ
ネをかけた状態を表示することによりメガネ合せを行う
ものである。

当該￥［ｉにおいては、人物像を記憶する場合、ビデオ
カメラにより撮像した人物像を表示装置に表示し、メガ
ネフレームを表示すべき位置に人物の顔がくるようにビ
デオカメラを操作してＦａ＆される。

これはメガネフレームの画像を作成する場合、その大き
さ、位置、角度が固定されている方が、コンピューター
の能力が小さくてよいためである。

従って表示装置にメガネフレームの位置を示す四角の枠
を表示し、この四角の枠の表示信号とビデオカメラから
の撮像信号を合成して表示しつつ、ビデオカメラを動か
して、この枠にちょうどメガネをかける顔の部分が入る
ようにして＠像するものである。これにより、メガネフ
レームのデータを顔の大きさ、位置、傾きにより補正し
なくてもよくなり、またコンピューター側の能力が小さ
くてもよくなる。

さらに当該方法は、この画像記憶装置にメガネフレーム
のデータを別の記憶装置から転送して合成するものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この方法においては、ビデオカメラで撮像する
人物像はメガネを外した人物像であり、視力矯正用にメ
ガネを使用している人は、メガネをはずして、表示装置
を見ることになる。この場合、当人は像がぼやけて、鮮
明に注視することができないので、自分自身独自では表
示装置での顔の位置合せを行うことができない。

また比較的視力の良い人でもビデオカメラの方を向いた
まま、表示装置を見た場合ビデオカメラと表示装置は同
一位置ではないので視線の向きがビデオカメラに対して
正面でない顔の状態で撮像されてしまう。

さらに、−ａ的に人間がカメラ等対して正対し、撮影さ
れる場合の人の顔は水平に静止しておらず多少左右に顔
を傾けたりするくせを持っているので、眼鏡合せ装置で
合成画像を表示した場合メガネフレームの大きさ、位置
（傾き）が多少ずれても違和感を生じ、実物のメガネフ
レームをかけた場合とかなりくいちがってしまうことが
あり、正確な人物像と眼鏡フレーム像との合成画像を表
示することは困難であった。

また前述の特開昭６１−８０２２２号公報の方法は指定
された画面の大きさに正確に人物像を表示しなければな
らないので人物を１８１１するためにビデオカメラを動
かし大きさの位置合せをしなければならないため昭影者
、又は撮影位置、角度等の調整可能な遠隔操作装置を必
要とする。

即ち、撮像した顔を表示装置画面のメガネフレーム位置
の枠に取り込むためには、その固定された表示画面の位
置に顔の大きさを一致させなければならない。

その為には、ビデオカメラ等の＠影手段を前後に移動さ
せたり、左右に移動させたりする等、正確で微細な調整
が必要であり、その調整作業は煩雑であり、又、調整の
ための時間を要する。

本発明は、このような欠点を除去するものであり、第１
にカメラで撮像する時に被写体の正確な位置、表示画面
の水平線に対する両眼部の傾き、固定画面と撮像人物と
の大きさの合せを必要とせず自然な表情の人物像を撮像
できろこと、および第２にメガネフレームの像の位置、
傾き、大きさを正確に人物像に合成することを可能にす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ＣＰＵ５ＡＤ変換器、画像記憶メモリー、Ｄ
Ａ変換器、第１の合成倍率で取込まれた眼鏡フレームデ
ータメモリー、プラグラムメモリー、および操作手段を
有するコンピューターとビデオカメラと表示装置とによ
り構成され、前記コンピューターによって、前記第１の
合成倍率で取込まれた眼鏡フレームの搬像データと前記
ビデオカメラからの人物像の撮像データとの合成画像を
作成し、前記表示装置に人物が眼鏡を装着した状態を表
示する眼鏡装用シミュレーション装置における合成画像
を作成方法であって、前記ビデオカメラによって前記コ
ンピューターに取り込まれた眼鏡を装用していない人物
の表示画面における静止画像から検出した左右両眼の角
膜頂点位置座標と前記コンピューターの前記操作手段か
ら入力された人物の瞳孔間距離情報とにより、前記表示
画面における表示画像の実際の人物に対する第２の合成
倍率を計算し、前記第２の合成倍率に基づき前記表示画
面における眼鏡フレーム合成位置、ならびに人物像およ
び眼鏡フレーム像の第３の合成倍率を計尊し、人物と眼
鏡フレームとの合成画像を前記表示装置に表示させるこ
と特徴とする眼鏡装用シミュレーション装置における合
成画像作成方法を提供するものである。

（作用） 本発明の眼鏡装用シミュレーション装置はＣＰｔＪ、Ａ
Ｄ変換器、画像記憶メモリー、ＤＡ変換器、第１の合成
倍率で取込まれた眼鏡フレームデータメモリー、プラグ
ラムメモリー、および操作手段を有するコンピューター
とビデオカメラと表示装置とにより構成され人物はメガ
ネをはずした状態でビデオカメラにより撮像される。従
ってメガネをはずした搬像される人物はただ注視目標を
見ているだけでよく、顔の位置、傾きに注意をはられな
くてもよい。

次に人物像の撮像信号はＡ／Ｄ変換器をへて画像メモリ
ーに取込まれ、Ｄ／Ａ変換器をへて表示装置に静止画像
として表示される。この表示画像よりＸ方向、Ｙ方向の
ドツト数により左右両眼の角膜頂点座標（Ｘ、Ｙ）、（
Ｘ、ＹＲ）がＬＬ　　　　　Ｒ 検出される。これらのデータから左眼と右眼の角膜頂点
位置を結ぶ直線の表示装置のＸ方向（水平方向）に対す
る傾きθは として求められ、両眼の傾き角度が算出される。

左眼と右眼との角膜頂点位置座標の中点（中心座標）（
Ｘｏ、Ｙｏ）よりフレーム画像合成の回転のためのフレ
ームの回転中心基準を求めることができる。その中心座
標は として算出される。次に、瞳孔間距Ｉｌ！ｉ（以下ＩＰ
Ｄという）の実測値がキーボードより入力されるので、
角膜頂点座標とにより、人物像の取込合成倍率（ｍｌ）
ｉよ、ＩＰＤの実測値と表示画面での左右両眼の距離と
の比で求められ、ＩＰＤ ・・・（３） の式で算出される人物とフレームとの合成画像作成のた
めの合成倍率（ｍ＞は、あらかじめフレームデータの取
り送信率（Ｋ　　、　　［ｍ／ｄｏｔ　コ）は、固定値
として算出されているので、 ・・・（４） の式で算出される。従って、（１）、（２）、（３）、
（４）式がプログラミングされ、プログラムメモリーに
読み込んであるので、ｃｐｕ、眼鏡フレームデータメモ
リー、プログラムメモリーにより人物とフレームとの合
成画像作成のためのフレーム合成倍率、合成位置が算出
され、フレームと人物との合成画像データが作られ、Ｄ
／Ａ変換器をへて表示装置にフレームと人物との合成画
像が表示される。

従って、任意の画面サイズで正しく合成ができるため、
使用目的に応じた画面サイズで搬像でき、る。また、正
しい位置、大きさ、傾きで、メガネフレームを合成でき
るために実際のフレームを装用した場合との印象の差を
小さくすることができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図から第３図により詳細に説明す
る。第１図は、眼鏡装用シミュレーション装置の構成を
説明する図であり、第２図は、人物像を表示した表示画
面を示す図であり、第３図は、基本的な眼鏡装用シミュ
レーションの方法を示すフローチャートである。

第１図において、眼鏡装用シミュレーション装置（以下
本装置という）１は人物２を搬像するビデオカメラ３と
、Ａ／Ｄ変換器４、画像メモリー５、Ｄ／Ａ変換器６、
ＣＰＵ　７、フレームデータメモリ８、プログラムメモ
リー９、操作手段１０からなるコンピューター装置１１
と表示装置と１２とから構成される。

ビデオカメラ３は、眼鏡を外した状態での人物を撮像す
る画像入力装置として使用し、人物２を蹟影する際、顔
を一定方向に向かせ、あらかじめ設定された注視目標１
３を注′４ＪＡさせる。

この場合、メガネを装用していない状態であることが前
提条件となり、前）ホの注視目標等の設定に関しては任
意であり通常の自然なリラックスした状態の撮像が好ま
しい。またその他の画像人力Ｖｔ置としてはビデオカメ
ラの伯にスキャナー等の使用も可能である。

次に、この画像入力装置であるビデオカメラ３からの搬
像信号は画像記憶メモリー５に取り込まれさらにこの人
物像の撮像信号はＡ／Ｄ変換器４を経由して画像記憶メ
モリ５に取り込まれる。こうして画像メモリー５に取り
込まれたデータはＤ／Ａ変換器６を経由して表示装置１
２に静止画像として表示される。（第２図に示す。）こ
の画像より、操作手段１０から、左右眼の角膜頂点位置
座標（Ｘ　　、Ｙ　　）、（Ｘ　　、Ｙ　　）ＲＬＬ を検出し、さらに人物２の実測の瞳孔間距離情報を前記
操作手段１０から入力し、これらの前記画像での人物の
画像取込情報をえて、画像メモリー５、ＣＰＵ７、フレ
ームデータメモリー８、プログラムメモリーにより、人
物像とメガネフレームとの合成画像データを作成し、こ
のデータをＤ／Ａ変換器６を経由して、表示装置１２に
合成画像を表示する。

これらの本実施例のビデオカメラ３、コンピューター装
置１１、表示装置１２に関しては、構成及びＵ械装置磯
描において公知のコンピューターの画像合成システムを
使用するものであり、搬像信号のコンピューターをへて
表示装置へ表示される迄の撮像信号のＤ／Ａ変換、Ａ／
Ｄ変換あるいは画像表示の装置及び原理理論は周知であ
りこの周知の画像処理技術を用いて実施されるので、詳
細な説明は省略する。

従って画像記憶メモリー５に取り込むデーターは、ＲＧ
Ｂの３色別のデータでも、ＮＴＳＣ等のビデオ信号でも
よい。ＣＰＵ　７は演算処理を行ない、フレームデータ
メモリー８には、予め一定取込み倍率で、フレームデー
タがビデオカメラにより撮像してあり、ビデオカメラの
撮像信号をＡ／Ｄ変換を経由してデジタル信号化して画
像メモリーに取込み、フロッピーディスク等に数値デー
タとしてデータを読み込んでフレームデータメモリーと
して必要の都度読み出してやる。

また、このフレームの撤＆データの記憶装置への読み込
み、読み出し等の処理技術に関しては公知であり、特に
本願の特徴としないものである。

眼鏡フレーム画像取込方法について、眼鏡フレームデー
タでは表示装置の画素の１ドツ１〜ごとの色を読み取り
、眼鏡フレームの背景の色はその色が表示画面の走査線
方向にどのくらい存在しているかによりそのドツトの色
を読みとる。従って眼鏡フレームの色とその眼鏡フレー
ムの背景の色とが異ならなければならない。

また前記背景の色は均一である方が好ましい。

この方法によれば、鮮明な眼鏡フレーム画像を取り込む
ことができる。次に、プログラムメモリ９は人物とフレ
ームの合成画像の作成（後述する）のプログラムが読み
込まれており、必要の都度読み出される。画像記憶メモ
リー５の容量は人物像及び眼鏡フレーム係を表示装置１
２に自然な色彩及び形状（輪郭）で表示できる容量であ
ることが好ましく容量が小さいと表示画像の鮮明さに劣
る（本実施例では各色８ビットを使用）。

また、表示装置１２の表示画面はドツトの集合体により
構成されているので（本実施例では、縦４８０　０．３
７ｍ／ドツト、横６４００．３７ｍｍ／ドツト）、その
１ドツトごとにコンピュータのメモリーアドレス及び色
の内容（Ｒ。

Ｇ、Ｂ）が撮り分けられている。

すなわＪ５、Ｒ，Ｇ、Ｂの成分が個々の輝度レベルを示
して一つのベクトルとして１つの色彩を表現している。

輝度レベルのステップはコンピューターのビット数によ
る。例えばＲＧＢ各８ビットの場合、１色につき２８＝
２５６ステツプその３色の色相合せは、２５６３＝１６
７７７２１６通りであり、すなわち１６７７７２１６色
の表現可能なシステムとなる。

操作手段１ｏは、ＩＰＤあるいはフレームデータの型名
等の入力のためのキーボード、表示画面上の座標位置を
入力するタッチパネルにより構成される。

タッチパネルは、本実施例では、抵抗膜方式の透明タッ
チパネルを使用する。その構成はタッチを検出するため
、表示装置の画面に２枚のポリエステルシートに透明な
抵抗膜で出来た導線を格子状に付９プである。通常ポリ
エステルシートは離れており、指で押ずと、交差する多
数の２本線のどれかが導通しこの接触点を検出する。

このタッチパネルによる位置検出方式には、容置方式、
音響方式、光学式等の方式があり、またタッチパネル方
式以外にも、表示画面からの入力手段には例えばライト
ペンによる方法等があり、その入力手段においては、本
実施例以外の手段も使用でき特に限定されるものではな
い。

従って本発明は、これらの第１図に示す構成により、ビ
デオカメラによってコンピューターに取り込まれた眼鏡
を装用していない人物の表示画面における静止画像から
検出した左右両眼の角膜頂点位置座標と、前記コンピュ
ーターの操作手段から入力された人物の瞳孔間距離情報
とにより、前記表示画面における表示画像の実際の人物
に対すの合成倍率を計算し、前記合成倍率に基づき前記
表示画面における眼鏡フレーム合成位置、ならびに人物
像および眼鏡フレーム像の合成倍率を計算し、人物と眼
鏡フレームとの合成画像を表示装置に表示させること特
徴とする眼鏡装用シミュレーション装置における合成画
像作成方法を示すものである。

以下その具体的方法を第３図のフローチャートに基づき
詳細に説明する。

（ステップ１〜２） 人物２をビデオカメラ３で撮像し、静止画像として表示
画面に表示する。この人物の撮像データは、表示画面の
特定位置及び特定の大きさの＠影倍率に限定して撮像さ
れておらず、一定の静止した自然のリラックスした顔の
状態で撮像してあり、このビデオカメラからの搬像信号
をコンピューター装置を経由して表示装置に静止画像と
して表示する。

（ステップ３〜４） 次に、この表示画面の人物像の左眼角膜頂点位置座標（
Ｘｌ、Ｙ、）、右眼角膜頂点位＠座標（ＸＲｌＹＲ）を
タッチパネルによる入力手段により、コンピュータに入
力する。

（ステップ５） 人物の実測値であるＩＰＤ値（＃）のデータをコンピュ
ーターの操作手段であるキーボードで入力する。このＩ
ＰＤのデータはあらかじめ瞳孔間距離計（例えばＨＯＹ
Ａ製ＲＣ−８１０）によって実測されたもので、このＩ
ＰＤ値の測定法は、ＲＣ−８１０の場合、注視する距離
をセットし、このＲＣ−８１０を持ち、被測定者の轟に
ノーズパットを当て、輝点を注視するよう指示して、ス
ライダーを動かし被測定者の角膜上の輝点と測定線を合
わせて、その左右眼の角膜頂点間の距離（両眼測定）、
あるいは鼻の中心位置から片眼ずつの角膜頂点距離を測
定するものである。

また、スケール等を用いてＩＰＤを測定することもでき
る。

（ステップ６〜８） ここでは、両眼の画像位置情報の検出が行われる。即ち
、両眼の画面水平方向に対する傾き角度の検出と両眼の
中心位置との検出が行われる。そこで前記表示画面での
左右両眼の位置座標は前述に述べた入力手段から画面上
のＸ方向、Ｙ方向のドツト数により容易に求めることが
できるのでこれらのデータから左眼と右眼の角膜頂点く
位置）を結ぶ直線の表示装置のＸ方向（水平方向）に対
する傾きθは として求められる。

次に、この人物の表示画像に眼鏡フレームを合成するた
めに眼鏡フレーム画像も人物の表示画像と傾きを一致さ
せなくてはならない。この傾きは既に（１）の式にて求
められており、それは、左眼と右眼との角膜頂点位置座
標の中点（中心座標）（Ｘ、Ｙ）を求めれば、画像合成
の回転のための回転中心ｌｌを求めることができる。そ
の中心座標は となる。

人物像の取込み合成倍率（ｍｌ）は、ＩＰＤの実測値と
表示画面での左右両眼の距離との比で求められる。

・・・（３） （ステップ９） 人物とフレームとの合成画像作成のための合成倍率（ｍ
＞は、あらかじめフレームデータの取り迷信率（Ｋ　　
、　　［ｍ／ｄｏｔ　ｉ　）は、固定値として算出され
ているので、 ＩＰＤ　　　　　　　　　　１ ・・・（４） となる。

また、フレームデータの合成位置情報は、前述の式（１
）、（２）より求められる。従って、これらの画像合成
方法は、プログラムメモリされ、プログラムメモリにあ
るので随時、前述の角膜頂点位置座標及びＩＰＤの実測
値の入力データに基づいて人物とフレームとの合成画像
作製のためのフレームの合成倍率、合成位置が（１）〜
（４）の式を使って決定される。

（ステップ９〜１３） フレームの選択は、カタログ等の描画しであるフレーム
、あるいは実物等によって選択でき、これらは、あらか
じめコンピューターにフレームデータとして登録しであ
るので、その型式等の数値をキーボード等の入力操作に
よりデータを読み出すことができ、さらに人物とフレー
ムとの合成画像の作成処理が行われ、表示画像に送り出
され合成画像が表示される。

そこで、好みのフレームが決定するまで、フレームデー
タの入力操作が継続される好みのフレームの選択が行わ
れる。

以上が基本的なフローであるが、例えば人物像の顔色を
変化させ、日照の状態をシミュレーションさせたり、レ
ンズの色を変えたりして、シミュレーションを行うこと
も、周知の画像合成技術を用いることにより可能である
。

（発明の効果） 本発明によればメガネをはずした搬像される人物はただ
注視目標を見ているだけでよく、顔の位置、傾きに注意
をはられなくてもよい。したがって従来のように専従の
オペレータを必要とせず自分自身のみで操作を行う事が
できる。また任意の画面サイズで正しく合成ができるた
め、使用目的に応じた画面サイズで踊像できる。また正
しい位置、大きさ、傾きでメガネフレームを合成できる
ために実際のフレームを装用した場合との印象の差を小
さくすることができざらに、該メガネフレーム上でのア
イポイント等、メガネレンズ加工に必要なデータを高い
精度で、容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本実施例の眼鏡シミュレーション装置の構成
を説明する図、 第２図は本実施例の表示装置画面の部分拡大図、第３図
は、本実施例の眼鏡シミュレーション装置の操作のフロ
ーチャートを示す図である。 （参照符号の説明） １・・・眼鏡装用シミュレーション装置、２・・・人物
、３・・・ビデオカメラ、１１・・・コンピューター装
置、１２・・・表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣＰＵ、ＡＤ変換器、画像記憶メモリー、ＤＡ変換器、
   第１の合成倍率で取込まれた眼鏡フレームデータメモリ
   ー、プラグラムメモリー、および操作手段を有するコン
   ピューターとビデオカメラと表示装置とにより構成され
   、前記コンピューターによって、前記第１の合成倍率で
   取込まれた眼鏡フレームの撮像データと前記ビデオカメ
   ラからの人物像の撮像データとの合成画像を作成し、前
   記表示装置に人物が眼鏡を装着した状態を表示する眼鏡
   装用シミュレーション装置における合成画像作成方法で
   あって、前記ビデオカメラによって前記コンピューター
   に取り込まれた眼鏡を装用していない人物の表示画面に
   おける静止画像から検出した左右両限の角膜頂点位置座
   標と、前記コンピューターの前記操作手段から入力され
   た人物の瞳孔間距離情報とにより、前記表示画面におけ
   る表示画像の実際の人物に対する第２の合成倍率を計算
   し、前記第２の合成倍率に基づき前記表示画面における
   眼鏡フレーム合成位置、ならびに人物像および眼鏡フレ
   ーム像の第３の合成倍率を計算し、人物と眼鏡フレーム
   との合成画像を前記表示装置に表示させることを特徴と
   する眼鏡装用シミュレーション装置における合成画像作
   成方法。