一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法及系统与流程

作者: qcc眼镜网 分类: 随心杂谈 发布时间: 2021-10-08 08:21

本创造涉及一种眼镜验光本事,整体涉及一种通过手机照相实行眼镜片度数衡量的要领及体例。

继续此后眼镜的验光本事,都是通过专业光学修立仪器的无误衡量来竣工和达成的。但音讯化本事革命此后,一方面汇集购物加倍普及,网上进货眼镜的需求也呼之欲出,而用户正在家庭、办公室等大凡处境下(不具备光学修立仪器),是无法获取眼镜的光学参数;另一方面,跟着智妙手机加倍普及,手机的传感器加倍高级(区别率越来越高,陀螺仪越来越无误等),使用智妙手机达成定位、测图的本事也数见不鲜,比如当下至极火爆的实际加强本事(ar),及时定位测图本事(slam)等,其本色都是通过智妙手机的干系传感器(摄像头、陀螺仪),达成定位和衡量。这总共,让使用智妙手机达成眼镜验光的本事形成了或者。

本创造的主意是针对现有本事中的亏折,供应一种通过手机照相实行眼镜片度数衡量的要领及体例,通过计齐截个特定的数据获取、解决流程,仅仅使用智妙手机修立和一边镜子,简化干系流程,达成了只要正在实践室前提下能够达成的眼镜验光流程。

s1正在智妙手机屏幕上显示巨细相通的两个marker,分散标志为marker1和marker2;

s4使用智妙手机的前置摄像头,手机与镜面仍旧平行,拍摄一张影像,条件屏幕上的marker一个通过眼镜镜片发作变形,一个欠亨过眼镜镜片;

s5识别影像上的两个marker,检测两个marker的同名点,features1和features2组成同名点对凑集,分散对应变形前和变形后的点位坐标,云云就能够获取marker变形之前和变形之后的尺寸;

s6按照features1和features2中每一对点之间的映照相干,企图出两个features凑集的缩放和挽救矩阵m;

s8按照平面镜成像道理,得出物距u以及手机到透镜的间隔d,知足u+d=d,而且u=d;

式中,s为透镜的屈光度,等于透镜焦距的倒数;s为被拍摄物体与其通过透镜成像后虚拟物体正在手机相片上的缩放比例;f为透镜的焦距;u为被拍摄物体到透镜的间隔即物距,d为手机摄像头到透镜的间隔;

正在镜片有散光的情状下,镜片有一个球面透镜和一个柱面透镜合成,是以图像缩放比例分为两个轴向的缩放sx和sy,通过眼镜镜片成像后取得的是一个卵形的marker,椭圆的是非轴就代表了图像正在两个轴上的缩放比例,而椭圆与水准地点的夹角θ代表着轴位;获取4组点对,搜罗原始点和变形后的点来实行参数企图,假设:

式中,x、y为原始点坐标,x′、y′为变形后的点坐标,m为一个2*2的变形矩阵:

m矩阵的特色值即代表两个轴对象上的变形系数,正在这里步伐s9公式中的s等于这里的1/λ,当δ的企图值等于0时,两个特色值相称,可企图取得两个干系的屈光度数值,代表该镜片只要近视,而没有散光;当δ幼于0时,按δ等于0实行解决;当δ大于0时,则会取得两个特色值λ1、λ2,按照步伐s9中公式可分散企图取得两个屈光度s1和s2,那么近视sph,散光cly,轴位axi的企图公式为:

s10进一步改正参数:商酌到咱们应用了一边镜子,是以实质上marker的变形是通过两次透镜成像的,那么准确的近视和散光数值为s9上钩算所得数值的一半;轴位的数值仍旧稳定。

本创造还公然了一种通过手机照相实行眼镜片度数衡量的体例,搜罗数据获取模块、数据解决模块和数据后解决模块:

数据获取模块获取智妙手机前置摄像头搜聚的marker1和marker2的图像,并发送至数据解决模块;

数据解决模块识别影像上的两个marker,检测两个marker的同名点,features1和features2组成同名点对凑集,分散对应变形前和变形后的点位坐标,云云就能够获取marker变形之前和变形之后的尺寸;

按照features1和features2中每一对点之间的映照相干,企图出两个特色点凑集的缩放和挽救矩阵m;

按照平面镜成像道理,得出物距u以及手机到透镜的间隔d,知足u+d=d,而且u=d;

按照变形矩阵的两个特色值,以及企图取得的物距u和手机到透镜间隔d,企图取得两个屈光度s1、s2;

按照s1与s2绝对值的巨细,确定近视sph,散光cly和轴位axi,并发送至数据后解决模块;

因为应用了镜子实行成像,实质上这里的透镜是两个眼镜片合成的,是以准确的近视和散光数值为数据解决模块取得的近视和散光的一半;轴位仍旧稳定;数据后解决模块对数据解决模块取得的近视值和散光值实行解决,取值为近视值和散光值的1/2。

本创造公然的一种通过手机照相实行眼镜片度数衡量的要领及体例,拥有以下有益成就:

(1)本创造采选应用两个相通的marker,正在拍摄进程中,让一个marker通过镜片发作变形,而另一个欠亨过镜片,云云同时获取了marker变形之前和变形之后的尺寸,而不必要拍摄两张图片(拿开眼镜拍摄一张,透过眼镜再拍一张,这个进程中,手机的地点状貌弗成避免的发作蜕化,会影响衡量的无误度);

(2)本创造通过借帮一边镜子,使用镜面成像道理,一方面,使用手机屏幕的镜像直接动作marker,无需用户通过打印等其他办法获取marker(镜子相对照较常见),而且手机型号尺寸对照好获取;另一方面,物距u和手机间隔透镜的间隔d可同时得回,避免了多步操作。

下面将对本创造奉行例中的本事计划实行了了、完美地描画,显着,所描画的奉行例仅仅是本创造一局部奉行例,而不是全盘的奉行例。基于本创造中的奉行例,本界限大凡本事职员正在没有做出创造性劳动条件下所得回的全面其他奉行例,都属于本创造爱戴的局限。

请参见图1。眼镜能够看作是一个薄透镜,按照透镜成像道理,透镜的o点代表透镜的光学中央,a点为空间中某一点,a′点为其通过透镜后的成像,a点到透镜的间隔为u(物距),a′点到透镜的间隔为v(像距),f点到透镜的间隔为f(焦距)。按照两组形似三角形:

公式(4)即为透镜成像的通常表达式,从公式中能够看出,借使晓得物体与透镜之间的间隔(物距u),成像与透镜之间的间隔(像距v),便能够企图出透镜的焦距(f)。

是以,本创造的首要主意便是通过智妙手机修立达成干系间隔(物距、像距)的衡量,而其干系的成像道理,如图2所示。

点c为影相中央(手机摄像头的地点),间隔fx为相机的焦距,间隔d为影相中央到透镜的间隔,点a1为a点正在手机上的成像,点a2为a′点正在手机上的成像,那么同理按照形似三角形道理:

公式(8)即为使用智妙手机获取眼镜干系参数的通常表达式,个中,s为被拍摄物体与其通过透镜成像后虚拟物体,正在手机相片上的缩放比例,u为被拍摄物体到透镜的间隔(物距),d为手机摄像头到透镜的间隔。

能够看出,用智妙手机实行眼镜验光的环节正在于获取图像缩放比例s,物距u以及手机间隔透镜的间隔。

图中的圆形代表marker的初始形式,通过眼镜镜片成像后(球面+柱面)取得的是一个卵形的marker,个中:

椭圆的是非轴就代表了图像正在两个轴上的缩放比例,而椭圆与水准地点的夹角θ代表着轴位,通常而言,咱们必要起码4组点对(原始点,变形后的点)来实行干系参数的企图,假设:

m矩阵的特色值即代表两个轴对象上的变形系数,正在这里步伐s9公式中的s等于这里的1/λ,当δ的企图值等于0时,两个特色值相称,可企图取得两个干系的屈光度数值,代表该镜片只要近视,而没有散光;当δ幼于0时,按δ等于0实行解决;当δ大于0时,则会取得两个特色值λ1、λ2,按照步伐s9中公式可分散企图取得两个屈光度s1和s2,那么近视sph,散光cly,轴位axi的企图公式为:

商酌到咱们应用了一边镜子,是以实质上marker的变形是通过两次透镜成像的,那么准确的近视和散光数值为s9上钩算所得数值的一半;轴位的数值仍旧稳定。

为了达成上述参数的获取,本创造计划了一种通过手机照相实行眼镜片度数衡量的体例,搜罗数据获取模块、数据解决模块和数据后解决模块:

数据获取模块获取智妙手机前置摄像头搜聚的marker1和marker2的图像,并发送至数据解决模块;

数据解决模块识别影像上的两个marker,检测两个marker的同名点,features1和features2组成同名点对凑集,分散对应变形前和变形后的点位坐标,云云就能够获取marker变形之前和变形之后的尺寸;

按照features1和features2中每一对点之间的映照相干,企图出两个特色点凑集的缩放和挽救矩阵m;

按照平面镜成像道理,得出物距u以及手机到透镜的间隔d,知足u+d=d,而且u=d;

按照变形矩阵的两个特色值,以及企图取得的物距u和手机到透镜间隔d,企图取得两个屈光度s1、s2;

按照s1与s2绝对值的巨细,确定近视sph,散光cly和轴位axi,并发送至数据后解决模块;

因为应用了镜子实行成像,实质上这里的透镜是两个眼镜片合成的,是以准确的近视和散光数值为数据解决模块取得的近视和散光的一半;轴位仍旧稳定;数据后解决模块对数据解决模块取得的近视值和散光值实行解决,取值为近视值和散光值的1/2。

①输入,为实质操作进程中必要用到的修立,搜罗智妙手机、必要验光的眼镜、以及一边镜子,如图5所示;

②将手机紧紧贴住镜子平面,仍旧静止状况,按下手机音量键,记实而今手机的状貌音讯,如图6、图7所示;

③眼镜有两个镜片,商酌得手机屏幕的巨细,本创造分为两个反复步伐衡量独揽镜片,全盘达成后,进入步伐⑨;

⑥当手机状貌与步伐②中记实的状貌划一,且图像知足图9中的正面示妄图,进入步伐⑦,不然,不停步伐⑤;

②商酌到镜面反射,正在处境纷乱的情状下,涌现无法识别marker的情状,正在影像上指定两个marker的区域,如图11所示;

④通过marker1和marker2的对应相干,使用公式(9)企图变形矩阵;

比拟布景本事中先容的实质,本创造采选应用两个相通的marker,正在拍摄进程中,让一个marker通过镜片发作变形,而另一个欠亨过镜片,云云同时获取了marker变形之前和变形之后的尺寸,而不必要拍摄两张图片(拿开眼镜拍摄一张,透过眼镜再拍一张,这个进程中,手机的地点状貌弗成避免的发作蜕化,会影响衡量的无误度);

本创造通过借帮一边镜子,使用镜面成像道理,一方面,使用手机屏幕的镜像直接动作marker,无需用户通过打印等其他办法获取marker(镜子相对照较常见),而且手机型号尺寸对照好获取;另一方面,物距u和手机间隔透镜的间隔d可同时得回,避免了多步操作。

以上所述仅是本创造的优选奉行办法,而非对其束缚;该当指出,只管参照上述各奉行例对本创造实行了具体表明,本界限的大凡本事职员该当清楚,其照旧能够对上述各奉行例所记录的本事计划实行篡改,或对个中局部或者全盘本事特色实行等同替代;而这些篡改和替代,并不使相应的本事计划的本色离开本创造各奉行例本事计划的局限。

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