TW202115365A - 可經由校準及影像處理以測量精確瞳距的方法與系統 - Google Patents

Abstract

精確測量瞳孔距離PD是製造處方眼鏡以及配置VR頭戴式耳機和使用其他雙目光學設備所必需的。如今，許多人正在線上訂購眼鏡，由於許多原因，由於現有技術無法提供對消費者友好的PD測量系統，因此獲取其PD常常是有問題的。本發明所揭露的眼鏡框系統包括在鏡框上的已知位置的參考標記。當消費者佩戴鏡框時，可以使用智慧手機來定位消費者的瞳孔。消費者的瞳孔可以標示或標記在戴有鏡框的消費者的數位影像上。通過使用相機鏡頭視線中的角度和其他可變值以及鏡框標記的已知相對距離，可以快速而準確地得出消費者的瞳孔距離。

Description

可經由校準及影像處理以測量精確瞳距的方法與系統

本發明總體涉及測量瞳距或PD（瞳距）。更具體地，本發明涉及用於獲得PD值的校準和影像處理的裝置和方法。

現有的相關技術不能預見或揭露本發明的原理。

在相關技術中，PD尺規可包括線性尺規，其具有針對每個眼睛的縱向空間和鼻子空間。使用者將尺規放在他們的鼻子上，並觀察空間，每個空間在周邊都有測量標識。然後，使用者嘗試照鏡子，查看測量標記與他們的瞳孔對齊的位置。當使用者的眼睛來回掃視尋找與瞳孔對準的測量標記時，如果瞳孔在筆直向前之位置，則無法獲得準確的測量結果。此外，自行管理的PD尺規測量無法區分近距PD測量和遠距PD測量。

助手通過空間可參與觀察使用者的瞳孔，但是助手的觀察通常會遇到視差問題。嫺熟的配鏡師使用尺子可能可以獲得精度約為1mm的PD測量。

在現有技術中，對於消費者來說，配鏡師級別的PD對準工具通常是昂貴的，且需要一定的技術水準。

在現有技術中，自動折射儀可以測量和報告PD值，但是我們的價格高得驚人，並且遠非可擕式。

在現有技術中，已知在桌上型電腦或筆記本電腦和/或智慧手機上運行的PD測量應用，但是存在缺失。此類應用可能需要絕對參考才能正常工作，並容易出現計算誤差和對齊誤差。通常將信用卡放在鼻子或額頭下方以用作參考，並為該人拍照。信用卡用作參考，但會遇到各種視差誤差，這些誤差會導致PD計算誤差超過1mm。PD應用程式可以採用手動和自動兩種形式，其中兩種形式都容易出現問題，該問題與獲取或甚至識別近距PD vs遠距PD有關。現有技術的應用程式無法解決聚散度，這是影響PD觀察和測量的問題。當一個人注視著靠近眼睛之某物時，他們的眼睛會聚在觀察的物體上，從而使瞳孔更加靠近在一起。因此，近距PD與遠距PD不同，遠距PD是眼睛注視無限遠時的PD。更糟糕的是，在某些手機中，相機不在中心軸上，這會導致視差誤差，這些誤差通常不會考慮，且很容易產生大於1mm的誤差。

現有技術充滿了問題，以至於許多驗光師不願為患者提供PD，並且為患者提供PD一般不認為眼科檢查的一部分，即使患者要求他們的PD值，一般也會將他們指示去眼鏡店進行測量，否則眼科醫生會向他們收取額外費用。美國的某些州（但不是全部）都要求如果患者要求眼科醫生，則必須提供PD值。

隨著線上眼鏡訂購的日益普及，消費者比以往任何時候都更需要快速、經濟、準確的裝置和方法來獲取其PD測量。因此，在本領域中迫切需要以下揭露的實施例。

PD的背景

一種PD的測量是左、右眼瞳孔中心之間的距離。當眼睛注視遠處的物體時，女性的平均PD約為62mm，男性的約為64mm。當眼睛近距離注視物體時，因為眼睛會聚焦在附近的物體上，由於會聚，PD會變小。

PD的實用性

1.眼鏡需要

(a）PD值是製造處方眼鏡所必需的，且用於確定處方透鏡光學中心的位置。光學中心需要與瞳孔對齊，以充分獲取透鏡處方的全部好處，並避免頭痛和視力問題。

( b）為呈現不正確PD的人製作的處方眼鏡會在眼睛的瞳孔和透鏡的光學中心之間造成明顯差異，從而導致不適和眼睛疲勞。

2.虛擬實境的耳機和其他雙目光學介面需要使用者真實的PD測量才能生效和避免頭痛、眼睛疲勞和視覺偏差。

有多種的PD測量用於適配處方眼鏡：

1.遠距PD是當眼睛直視前方看著遠處的物體（包括無限遠）時的PD測量。

2. 近距PD是當眼睛聚焦在附近物體上時測得的PD。老花鏡或漸進透鏡需要近距PD。

3.雙PD可包含兩個測量值，右PD是從鼻樑到右眼瞳孔中心的距離，左PD也有相應測量值。如果左右PD之差超過1mm，則這些雙重測量非常重要。

以下所揭露的實施例通過提供經濟有效的自行管理PD測量的裝置和方法以在1mm或更小的誤差範圍內來克服現有技術的缺失。

以下所揭露的實施例可包括獲得和/或執行使用個人電子設備（例如，包括校準標記或校準記號的智慧手機和/或眼鏡框）的自動PD測量的方法和/或裝置。以下所揭露的實施例尤其通過提供易於使用的參考和通過巧妙地管理使用者和相機之間發生的過多對準挑戰來克服現有技術的缺失。

本發明所揭露的一種有用的工具是使用如圖1所示的帶有作為參考的校準標記（Ts}的眼鏡框或校準鏡框。由於標記之間的絕對間隔是已知的，並且標記位於感興趣的目標物體(眼睛的中心,即瞳孔)附近，因此該眼鏡框是極好的絕對參考。在眼鏡框上具有三個左右的標記，在此所揭露的實施例可以相對於手機的相機產生絕對的框位置。

以下詳細描述針對本發明的某些特定實施例。然而，本發明可以以申請專利範圍及其等同物所定義和覆蓋的多種不同方式來體現。在該描述中，參考附圖，其中相同的部分始終用相同的數字表示。

除非在本說明書或申請專利範圍中另有說明，否則說明書和中使用的所有術語將具有本領域技術人員通常賦予這些術語的含義。

除非上下文清楚地另外要求，否則在整個說明書和申請專利範圍中，詞語“包括（comprise）”，“包括（comprising）”等應以包含性含義解釋，而不是排他性或窮舉性含義；也就是說，在某種意義上，“包括但不限於”。使用單數或複數的詞也分別包括複數或單數。另外，當在本申請案中使用時，詞語“在此”、“上文”、“下文”和類似含義的詞語應整體上指本申請，而不是本申請案的任何特定部分。

本發明的實施例的以上詳細描述並非旨在窮舉或將本發明限制為以上揭露的精確形式。儘管以上出於說明性目的描述了本發明的特定實施例和示例，但是如相關領域的技術人員將認識到，在本發明的範圍內可以進行各種等效修改。例如，雖然步驟以給定的順序呈現，但是替代實施例可以執行具有以不同步驟順序的常式。本文提供的本發明的教導可以應用於其他系統，而不僅是本文描述的系統。本文描述的各種實施例可以組合以提供其他實施例。根據詳細描述，可以對本發明進行這些和其他改變。

以上所有參考文獻以及美國專利和申請均通過引用併入本文。如果需要，可以修改本發明的各方面以採用上述各種專利和申請的系統、功能和概念，以提供本發明的另一實施例。

參考圖1，校準鏡框200克服了相關技術中的許多缺失，因為校準鏡框容易安裝在使用者的頭部上並且在佩戴時是固定的，這與現有技術採用貼在使用者頭部的信用卡以及其他現有技術解決方案完全不同。

特別地，所揭露的校準鏡框克服了信用卡和其他現有技術物體用作參考點的缺失，因為所揭露的校準鏡框：

1.包括自然落在眼睛附近的校準標記。

2.包括放在鼻樑上的中心校準標記（T）263，中心校準標記（T）263是評估雙PD所需的參考點。

3.將校準鏡框放在使用者身上之後，使用者無需調整或握住校準鏡框，而讓使用者的手可以操作相機或個人電子設備，這樣可以使用所揭露的影像管理和PD計算的方法。

所揭露的校準鏡框200尤其通過包括框部件而克服了現有技術中的缺失，該框部件設置為與包含使用者眼睛瞳孔的平面平行。通過知道或確定兩個平面（瞳孔的平面和相關框部件的平面）之間的距離，可以形成一個影像或多個影像，然後可以如本文所揭露的計算PD值。

如本文更全面描述的，所揭露的系統和方法可先執行自動PD測量，其使用影像處理來找到校準“T”標記，然後找到瞳孔中心，然後在螢幕上標上“T”校準標記和瞳孔中心和/或其他相關的感興趣點的影像。可使用所揭露的系統和介面自動找到“T”標記、瞳孔中心的位置，或者如圖4所示，可以設置介面以允許使用者手動定位相關的興趣點。

揭露基於PD測量的校準鏡框的系統和方法的描述

(a）使用者可以使用個人電子設備或智慧手機，以及校準鏡框，其中校準鏡框有時沒有透鏡。

(b）如圖2所示使用者可以佩戴所揭露的校準鏡框組並拍攝自拍照或自拍，其中所捕獲的影像用於如本文所述的處理。

(c）使用影像識別處理所捕獲的影像，以檢測瞳孔和校準鏡框的校準標記（“T”）。

(d）鏡框的平面可以平行於使用者的瞳孔的平面。

( e）系統捕獲校準標記的位置和瞳孔的中心點，並生成定位物體的相對像素距離的2D圖。

(f）通過使用校準鏡框和眼睛的幾何學，將2D影像對應到校準鏡框標記和眼睛瞳孔的3D位置。

(g）在獲取所捕獲影像上的像素位置之後，將資料轉換以找到PD測量值，可能需要：   1. .瞭解相機視場–例如，iphone6的視場為73度。 2.瞭解相機螢幕尺寸w、和h以及像素密度。 3.與手機中心相比，了解手機上的相機位置。 4.瞭解3個鏡框校準標記之間的絕對向量距離，“T”例如260、263和265。 5.瞭解鏡框平面與平行的瞳孔平面之間的距離，估計約為12mm。 6.從相機影像平面確定鏡框平面的方向。預設位置是鏡框平面沿著相機的影像平面。 7.瞭解相機的視場和校準標記之間的像素數，可以得到相機到校準標記的距離。 8.從中得到眼睛到相機的距離的估量，並從中得到聚散度的估量。 9.估量後，從中估計出眼睛的聚散度。 10.使用此3D幾何學，計算得出 (1)   遠距PD (2)   近距PD (3)   L-PD和R-PD，稱為雙PD。 11.檢查時，計算出的PD等於L-PD和R-PD的總和。這些值是獨立計算的，因此可以作為檢查。 12.顯示資料，然後使用者可以借助參考框標記或“T”、小T和瞳孔中心(顯示為+號或校準十字線300)選擇手動調整線條的重疊。         13.當使用者滿意時，他們點擊打勾號710或其他螢幕生成的710，並且顯示PD。PD也可以上傳和跟蹤。

參考圖3，示出了五個標記，包括三個“T”260、263和265以及用於瞳孔的兩個中心點或十字線300，具有採用自動影像檢測的系統。“T”標記的分解圖顯示在圖4的左上角。

參考圖5，示出了手動調節裝置320，並且在左上側示出了瞳孔510和瞳孔標記300的分解圖。手動調整320和相關介面，有時稱為“輕微調整（tweak adjustments）”。

圖6描繪了輸出介面，其示出單個PD值400和雙PD值410以及近距PD值425。

圖7描繪了相機和光線結構，其有時用於光線追蹤和距離測量，其有時用於測量物體與相機或相機透鏡之間的距離。在所揭露的實施例中，智能手機相機視為位於3維空間的原點處的觀察者。真實的物體點可以發出光線，該光線擊中相機的感測器單元，其成為影像中的像素點。影像位於包括像素的2D平面上。

後續計算的一個重要參數是相機的視場。視場因不同的相機而異，但是手機配置通常會提供所需的相機資訊。

圖8描繪了視場和相關的投影。雖然物理上，相機的感測器位於其透鏡後面，影像在CCD感測器平面上投影，但所揭露的實施例可以在前面使用虛擬影像平面進行計算，並從2D空間映射到3D位置。圖8描繪了透鏡720、感測器平面740以及視場770和影像800。垂直投影線750、水平投影線760和對角投影線730。投影線可以在透鏡720處具有原點，並且可以投影到前方視場和後方感測器平面740。投影線的角度732、752和762沿著相機透鏡與視場之間的距離，以及沿著相機透鏡與感測器平面之間的距離，可以用於確定在視場770或影像800中發現的物體或特徵的距離。

圖9描繪了虛擬影像平面805以及透鏡720和感測器平面740。

參考圖10，給出了來自智慧手機作業系統的最大視場角度（以度數為單位），並且還揭露了來自影像載入器的影像尺寸（以像素為單位）。然後，可以使用以下公式計算虛擬影像平面與相機之間的距離：

f=（w/2）/tan（a/2）。

對於視場為76度、和顯示器的最大尺寸為5”或2000像素、擁有400ppi像素密度的手機，f=1200像素。

圖10描繪了像素坐標系，其可以包括在w x像素和h y像素上。換句話說，寬度可以稱為“w”並沿x軸測得，高度可以稱為“h”並沿y軸測得。指定影像中心，相機在垂直於平面的軸上定向並經過中心點（w/2，h/2）。

其中“f”是影像距離OF（虛擬焦距），以像素為單位。“w”是影像的最大寬度。“h”是影像的最大高度。“a”是最大視場角。假設相機聚焦在平面的中心點，像素坐標系（0，0）位於F=(w/2，h/2，f)的左上角，那麼，對於在影像上的具有2D座標（從左上角開始）P（px，py）的每個像素，為P = (p_x –w/2 ，p_y –h/2，f) 該值相對於相機。 讓目標物體（T）位於遠超過像素成像平面的某個位置。設

為的歸一化向

量。

“r”是光線的長度。只要獲得光線的長度，我們就可以計算目標座標（T）：

。 現在，我們有了目標物體的方向與其在2D像素平面上的位置之間的關係。

圖11描繪了目標物體在成像平面之外的位置，其中向量“r”平行於目標。

圖12描繪了所揭露的校準鏡框的幾何學。在一些揭露的實施例中，校準鏡框可以在鏡框的外側的表面上包括三個“T”標記260、263和265。圖12進一步描繪了具有設計和已知尺寸的校準鏡框，d1、d2、d3和角度示出了校準點T1、T2、T3之間的關係。 設T₁ 260 ，T₂ 265和T₃ 263為3個標記。從鏡框的設計中，我們知道它們之間的距離: d2=|T₁ T₃ |=64.5/cos(9°)=65.304mm d1=|T₃ T₂ |=64.5/cos(9°)=65.304mm d3=|T₂ T₁ |=64.5+64.5=129mm 設

為每個光線的歸一化向量，和設r_i 為光線的長度。我們向標記發射3條光線：

我們可以通過採用它們在影像平面上的像素位置來計算這些歸一化向量。 我們還可以通過採用點積定律來計算每條光線之間的角度：a·b =|a |×|b |×cos(θ) 那麼我們得到：

對於三角形OT₁ T₂ 、OT₂ T₃ 和OT₁ T₃ ，我們可以使用餘弦定律得到3個方程：

。

我們可以求解上面的三元二次方程式，得到r₁ 、r₂ 、r₃ 。將有4套真實的解決方案。我們可以輕鬆地過濾掉2個負面結果。另外，我們知道中心“T”標記更靠近相機，因為佩戴它的使用者面對相機。因此，我們可以在下面添加條件以獲得唯一的正確解決方案： T₃ .z>(T₁ .z+T₂ .z)/2 r₁ >0 r₂ >0     r₃ >0 。

在簡單的情況下，中心T在中心虛擬顯示器上，並且校準鏡框的前平面是平行的，該方程式大大簡化為

。

圖13、14和15描繪了所揭露的校準鏡框200，該校準鏡框架有時是白色的和沒有透鏡。校準鏡框可包括印刷或佈置在鏡框表面270上的三個“T”標記。如圖13所示，所有三個“T”可以位於相同的水平面267上。然而，中心T263，如圖15所示，該凸出部分能以相對較小的距離突出，對應於圖15所示的9度角280。

所揭露的PD測量系統可包括智慧手機程式，該智慧手機程式允許使用者通過佩戴所揭露的校準鏡框200並拍攝自己的照片來測量其PD。該應用程式載入相機參數，並根據像素解析度和視場計算影像距離。然後，該應用程式執行影像處理，以識別校準T和眼睛瞳孔。

第一步可能是識別使用者的臉和臉裡面的眼睛。在此示例中，兩者都使用OpenCV庫提供的HaarCascades方法。

鏡框檢測和“T”標記識別

臉部識別和眼睛檢測結果用作PD框識別的參考。PD框在影像上的位置應位於鼻子上方、頭髮下方和耳朵之間。我們可創建這樣的邊界框來消除背景雜音並加快搜索速度。如果未檢測到框，則應用程式會顯示一條錯誤消息，指出找不到該框。

所揭露的校準鏡框的表面顏色是純白色。通過更改對比值，我們可以輕鬆刪除框體內的漸變資訊。但是，無論膚色如何，人臉都有其自身的漸變特徵。結果，Canny邊緣檢測成為找到框邊緣的好方法。通過搜索梯度值中具有最大間隙的像素，我們可以找到框邊緣。在圖16中能找到示例。

Canny邊緣檢測的結果包含很多雜訊。下一步是找到框架的上邊緣和下邊緣。這可以通過在那些Canny邊緣之間尋找白色像素來完成，如圖16所示。如圖17所示，可以從影像中提取上邊緣（紅色）、下邊緣（藍色）和框體像素（黃色）的資訊。

參考圖18，“T”標記為純黑色。中間的“T”標記將在框體的中心產生一個水平間隙。通過測量間隙的寬度和高度，我們可以提取“T”標記周圍的那些像素。只要找到中間的“T”，就可以為範本匹配演算法生成範本，因為我們知道框上還有兩個完全相同的標記。範本匹配結果在圖18中示出。然後，將“T”標記的像素座標用於計算實際座標。

關於瞳孔檢測，我們假設使用者眼睛的平面在中間“T”標記後面約18mm處。該值是根據測量和實驗所選擇的。為了獲得瞳孔中心的真實座標，我們必須在影像上找到它們。HaarCascades結果給出了眼睛的邊界框，但沒有給出瞳孔的。影像分割和聚類方法例如DBSCAN和k-means聚類用於查找瞳孔。

可以通過手動干預來微調自動識別結果。測量應用程式使使用者可以靈活地調整標記以獲得準確的結果。有5個標記需要完善：左“T”標記、中間“T”標記、右“T”標記、左瞳孔標記和右瞳孔標記。經過手動調整後，我們可以根據其在圖片上的像素位置來計算使用者的PD資訊。

一旦我們找到了瞳孔的像素位置和標記，我們就可以輕鬆計算出從相機到瞳孔的歸一化向量。在3D空間中，可以通過平面上的三角形或通過平面向量歸一化的點來確定平面。3個“T”標記的位置可以確定鏡框的水平平面。我們知道鏡框是對稱的，因此我們可以使用鏡框的中間向量和中間的“T”標記找到垂直平面。我們假設中間的“T”距離瞳孔中心18mm，“T”在瞳孔平面上使用相同的平面向量，因為它們彼此平行。在圖19中可以找到示例，其示出了眼睛與校準鏡框之間的關係。 一旦找到瞳孔平面， 我們首先根據標記位置計算當前的單個PD，即左、右瞳孔中心之間的距離。當前PD=

， 我們知道使用者正在近距離（在很近的距離）注視著手機。因此，這並不代表遠距PD。然而，當使用者想要購買眼鏡時，遠距PD更有用。我們可以在每一側添加這樣的遠距PD校正。還有一個小誤差是由瞳孔平面的交點和實際瞳孔中心之間的距離引起的。該誤差可在圖20中看到或表示。 結果，總遠距PD校正=2*r_e *tan(a/2) 其中r_e 是人眼球半徑。90％的人口具有相同的眼球半徑，即12mm+/-0.5mm。 將此校正添加到當前PD中以得出遠距PD。

參考圖21，近距PD的測量對於老花鏡或漸進眼鏡是非常有用的。正常閱讀距離約為14英寸，即355.6mm。

因此，我們可以根據遠距PD計算近距PD。 近距PD=遠距PD–2.0*tan（b/2），

其中b是從使用者的眼睛到閱讀點的2條光線之間的角度。 b=2*arctan（（遠距PD/2.0）/（閱讀距離+眼球半徑））。

通常，近距PD比遠距PD小2〜3mm。

參考圖22，解決了計算雙PD的挑戰。有些人的每只眼睛的瞳孔距離不同。要計算雙PD，我們必須測量眼球中心到鼻子中心（鼻樑,其靠近中間的“T”標記）之間的距離。眼球中心距瞳孔僅12mm。因此，我們可通過將瞳孔交點沿其光線向量的方向向後移動來找到它們。

在本發明的另一個實施例中，提出了一種通過以不同角度拍攝兩個影像來測量人的頂點的方法。然後，影像可用於計算人的頂點。圖23顯示了兩個不同頂點值之間的預期差異。影像是真實3D的2D投影，因此對於不同的頂點具有不同的表示形式。圖24顯示了幾何的示意圖。先前實施例中提出的方法可以用作從像素到真實測量的影像校準的方式。以下幾何計算是可用於查找頂點的計算示例：

。

本發明的另一個實施例中，可以使用兩個影像來計算瞳孔的中心線。角度應在垂直軸（上-下）取，並且可以使用類似的計算來找到在空間中垂直方向上瞳孔相對於T的位置。圖25給出了該實施例的建議實施方式。中心線對於雙焦點、三焦點和漸進眼鏡特別重要。可執行與前部分中所建議的類似計算，以解決從某個角度以自拍模式拍攝影像時的注視方向。可以針對上述任何計算（頂點或中心線）實施此操作。由於從影像推斷出相機角度，因此該計算可以考慮使用者正在注視相機的假設。應特別注意人眼的注視方向限制。

在本發明的又一個實施例中，可以從一定角度拍攝特寫影像，並且可以將曲線擬合至所成像的角膜曲率。然後，可以使用該曲線找到角膜的基礎曲線，以匹配隱形眼鏡。圖26提出了一個建議的實施方式。在一個示例實施中，可以調整鏡框以使其側面具有更多標記（圖15）。當從傾斜角度或輪廓拍攝影像時，這將允許更多參考點，以便於計算。這將使角膜曲率的計算更加直接，並使基礎曲線的確定更加簡單。

在本發明中，使用“T”作為鏡框上的標記有利於允許透鏡和/或相關系統（例如智慧手機）定位預定義參考點（例如參考點260、263和265)。

進一步的實施例和特徵：

結合使用專門設計的校準眼鏡框、智慧手機應用程式/相機和3D幾何模型，可以創建簡單、方便、自然和準確的PD測量方法。

一旦知道PD後，就可以準確測量人臉的大小。

一旦知道了PD，也可以將虛擬眼鏡框放置在使用者影像上，以查看它們如何適配並確定光學中心相對於鏡框需要位於的位置。

通過這種方法，可以輕鬆地確定近距值和遠距值的PD的各種值。

以上說明內容僅為本發明一較佳實施例，其並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、結構、材質、特徵及精神所為之等同變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

200:校準鏡框 210:校準鏡框支腳 220:校準鏡框的鼻部區域 230:左眼鏡框區域 240:右眼鏡框區域 250:校準鏡框的中心點 260:放置在校準鏡框右顳部區域上的第一“T”或“T₁ ”標記 265:放置在校準鏡框右顳部區域上的第二“T:”或“T₂ ”標記 263:放置在校準鏡框中心區域上的第三“T”或“T₃ ”標記 267:順著三個“T”標記260、263和265的平面 270:校準鏡框200的外表面 280:中心與末端之間的鏡框角度，範圍為5到12度，最好為9度 300:校準十字線或標記位置以標記瞳孔的中心點 320:手動控制以調整校準十字線的位置300 400:單個遠距或單個遠PD值 410:雙PD值 425:近距PD值 500:使用所揭露系統的系統使用者或人 510:瞳孔中心 700:智慧手機或其他個人電子設備 710:核取記號或其他接受顯示圖片標注（例如瞳孔十字線300）位置的標識 720:透鏡或相機或智能手機 722:透鏡720或光學元件的位置 730:相機透鏡發出的觀察光線 732:來自相機透鏡的兩個觀察光線730的角度x或Øx，該角度有時在透鏡720的平面上測得 735:在影像上有時測得的對角線距離 740:相機或智慧手機的CCD/CMOS感測器平面 750:垂直投影線 752:兩個垂直投影線750的角度v或Øv，該角度有時在透鏡720的平面上測得 755:有時在影像上測得的垂直投影高度 760:水平投影線 762:兩個水平投影線760的角度h或Øh，該角度有時在透鏡720的平面上測得 765:水平投影的寬度，有時在影像上測得 770:視場 800:影像 805:影像平面 810:場景物體 820:光源 825:陰影光線（Shadow Ray） r1:透鏡位置722與第一標記T₁ 或260之間的距離 r2:透鏡位置722與第二標記T₂ 或265之間的距離 r3:透鏡位置722與第三標記T₃ 或263之間的距離 d1:第二標記T₂ 與第三標記T₃ 之間的距離 d2:第一標記T₁ 與第三標記T₃ 之間的距離 d3:第一標記T₁ 與第二標記T₂ 之間的距離 Ø1:r2與r3之間的角度 Ø2:r1與r3之間的角度 Ø3:r1與r2之間的角度

本發明將由以下詳細說明與所附圖式而充分瞭解，但其僅作為說明，且並不因此構成對本發明之限制。

圖1顯示參考眼鏡框或校準鏡框；

圖2顯示用個人電子設備捕捉使用者的臉部，在臉部戴鏡框；

圖3顯示自動影像檢測捕捉的戴臉上的校準鏡框；

圖4顯示戴臉上的校準鏡框使用手動控制項以對齊參考T；

圖5顯示戴臉上的校準鏡框使用手動控制項以將標記與與瞳孔中心對齊；

圖6顯示輸出介面顯示單、雙和近距PD的精確測量；

圖7顯示相機空間與光線結構；

圖8顯示視角和焦距結構；

圖9顯示虛像平面；

圖10 顯示視場配置；

圖11顯示目標物體在成像平面之外的位置；

圖12顯示校準鏡框具有顯示於T校準點之間的角度；

圖13顯示校準鏡框的正視圖；

圖14顯示校準鏡框的俯視圖；

圖15顯示校準鏡框的側視圖；

圖16顯示使用Canny邊緣檢測檢測到的校準鏡框邊緣；

圖17顯示鏡框邊緣和瞳孔檢測；

圖18顯示“T”標記的像素座標，其用於計算真實座標；

圖19顯示眼睛與校準鏡框的關係；

圖20顯示使用者看手機所導致的不準確PD；

圖21顯示尋找近距PD值所需的校正；以及

圖22顯示確定雙PD。

200:校準鏡框

210:校準鏡框支腳

220:校準鏡框的鼻部區域

230:左眼鏡框區域

240:右眼鏡框區域

250:校準鏡框的中心點

260:放置在校準鏡框右顳部區域上的第一“T”或“T₁ ”標記

265:放置在校準鏡框右顳部區域上的第二“T：”或“T₂ ”標記

263:放置在校準鏡框中心區域上的第三“T”或“T₃ ”標記

Claims (24)

1. 一種使用眼鏡框測量瞳孔距離的系統，該眼鏡框包括參考標識，該系統包括：該眼鏡框的該參考標識，其包括: 設置在該眼鏡框的一右顳部區域上的一第一標記、設置在該眼鏡框的一左顳部區域上的一第二標記、以及設置在該眼鏡框的一中心區域上的一第三標記。
2. 如申請專利範圍第1項的系統，其中，該第一標記、該第二標記、以及該第三標記位於該眼鏡框的一表面內。
3. 如申請專利範圍第2項的系統，其中，與該第一標記和該第二標記相比，該第三標記朝外設置。
4. 如申請專利範圍第3項的系統，其中，該第三標記在從該第一標記和該第二標記向前的5度至12度的範圍內。
5. 如申請專利範圍第1項的系統，其中，該第一標記、該第二標記、以及該第三標記為一“T”形。
6. 如申請專利範圍第1項的系統，更包括 使用一透鏡來查找從該透鏡到該第一標記、該第二標記、以及該第三標記的角度。
7. 如申請專利範圍第6項的系統，更包括使用該透鏡從該第一標記、該第二標記、以及該第三標記以及一使用者的瞳孔中找到角度，並使用該角度得出該使用者的一瞳孔距離。
8. 如申請專利範圍第7項的系統，更包括使用一個人電子設備來得出請求項7之該等角度。
9. 如申請專利範圍第7項的系統，更包括使用一相機來得出請求項7之該等角度。
10. 如申請專利範圍第6項的系統，更包括使用該眼鏡框的該第一標記、該第二標記、以及該第三標記的位置，以確定該眼鏡框的該第三標記的水平面以確定一垂直平面，該兩個平面視為一瞳孔平面，其中通過使用從標記位置得出的一左瞳孔與一右瞳孔的x軸和y軸得出一單個當前PD，該標記位置從該個人電子設備中得出，其中 當前PD=

    

    。
11. 如申請專利範圍第10項的系統，其中，將校正添加到該當前PD以找到一遠距PD，該校正為2*r_e *tan(a/2)，其中，r_e 是一人眼球半徑，(a/2)是從一相機透鏡到使用者瞳孔的該角度。
12. 一種使用眼鏡框測量瞳孔距離的方法，該眼鏡框包括參考標識，該方法至具有以下用途：  該眼鏡框的該參考標識包括設置在該眼鏡框的一右顳部區域上的一第一標記、設置 在該眼鏡框的一左顳部區域上的一第二標記、以及設置在該眼鏡框的一中心區域上的一第三標記。
13. 如申請專利範圍第12項的方法，其中，該第一標記、該第二標記、以及該第三標記在該眼鏡框的一表面內。
14. 如申請專利範圍第12項的方法，其中，與該第一標記和該第二標記相比，該第三標記朝外設置。
15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中，該第三標記在從該第一標記和該第二標記向前的5度至12度的範圍內。
16. 如申請專利範圍第12項的方法，使用一“T”的標識作為該第一標記、該第二標記、以及該第三標記，並且具有一“T”的形式。
17. 如申請專利範圍第12項的方法，更包括使用一透鏡來找到從該透鏡到該第一標記、該第二標記、以及該第三標記的角度。
18. 如申請專利範圍第17項的方法，更包括使用該透鏡從該第一標記、該第二標記、以及該第三標記以及一使用者的瞳孔中找到該等角度，並使用該等角度得出一使用者的一瞳孔距離。
19. 如申請專利範圍第18項的方法，更包括使用一個人電子設備來得出請求項18的該等角度。
20. 如申請專利範圍第19項的方法，更包括使用該眼鏡框的該第一標記、該第二標記、以及該第三標記的位置確定該眼鏡框的該第三標記的一水平面以確定一垂直平面，該等兩個平面視為一瞳孔平面，其中通過使用從標記位置得出的一左瞳孔與一右瞳孔的x軸和y軸得出一單個當前PD，標記位置從該個人電子設備中得出，其中 當前PD=

    

    。
21. 如申請專利範圍第20項的方法，包括以下步驟：將一校正添加到該當前PD以找到一遠距PD，該校正為2*r_e *tan(a/2)，其中，r_e 是一人眼球半徑，(a/2)是從一相機透鏡到該使用者瞳孔的角度。
22. 一種通過捕獲兩個影像得出瞳孔距離的方法，該等兩個影像以不同的角度獲得，該方法包括以下步驟： (a）在一右瞳孔和一左瞳孔之間建立一中心PD線（PD)； (b）在一對鏡框的一外表面上的一標識平面上建立一T線； (c）在該T線和一線t₂ 的相交處建立一角度α，該t₂ 線限定為在該PD線和該T線上的點之間； (d）建立一角度β作為一角度α的一補角； (e）建立一距離x₁ 以作為點t₂ PD和該線t₂ 與該T線之間的距離； (f）建立在一PDL平面與一t2T線之間的距離x₂ ；以及 (g）通過以下方式找到頂點V：

    

    。
23. 一種計算一瞳孔中心線的方法，其通過使用一眼鏡框上的一標記（T）位置和通過推導一垂直軸上的角度α而實施。
24. 一種通過使光學系統的照片中描繪的曲線相對於眼鏡框標記（T）和照片的角度進行擬合來得出一角膜基本曲線的方法。

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