(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710350903.6
(22)申请日 2017.05.17
(71)申请人 珠海随变科技有限公司
地址 519000 广东省珠海市香洲区唐家湾
镇哈工大路1号8栋
(72)发明人 王延樑 毕胜 蔡沅钢 白正彪
(74)专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理事务
所(普通合伙) 11368
代理人 魏秀枝
(51)Int.Cl.
G02C 7/02(2006.01)
(54)发明名称
方法及系统
(57)摘要
本发明涉及一种通过手机拍照进行眼镜片
度数测量的方法及系统。使用两个相同的
Marker，在拍摄过程中，让一个Marker经过镜片
计一个特定的数据获取、处理流程，仅仅利用智
能手机设备和一面镜子，简化相关流程，完成了
只有在实验室条件下可以完成的眼镜验光流程。权利要求书2页 说明书7页 附图6页CN 106950716 A 2017.07.14
C N 106950716
A
1.一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1在智能手机屏幕上显示大小相同的两个Marker，分别标记为Marker1和Marker2；
S2选择一面固定的镜子；
S3眼镜片紧紧地贴住镜子表面；
S4利用智能手机的前置摄像头，手机与镜面保持平行，拍摄一张影像，要求屏幕上的Marker一个通过眼镜镜片发生变形，一个不通过眼镜镜片；
S5识别影像上的两个Marker，检测两个Marker的同名点，Features1和Features2构成同名点对集合，分别对应变形前和变形后的点位坐标，这样就可以获取Marker变形之前和变形之后的尺寸；
S6根据Features1和Features2中每一对点之间的映射关系，计算出两个Features集合的缩放和旋转矩阵M；
S7根据Features1，计算手机距离镜像的距离D；
S8根据平面镜成像原理，得出物距u以及手机到透镜的距离d，满足u+d＝D，并且u＝d；
S9根据公式
计算球面镜的屈光度；
式中，S为透镜的屈光度，等于透镜焦距的倒数；s为被拍摄物体与其经过透镜成像后虚拟物体在手机
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距离即物距，d 为手机摄像头到透镜的距离；
在镜片有散光的情况下，镜片有一个球面透镜和一个柱面透镜合成，因此图像缩放比例分为两个轴向的缩放Sx和Sy，经过眼镜镜片成像后得到的是一个椭圆形的Marker，椭圆的长短轴就代表了图像在两个轴上的缩放比例，而椭圆与水平位置的夹角θ代表着轴位；获取4组点对，包括原始点和变形后的点来进行参数计算，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：
则其特征值：
其中，
M矩阵的特征值即代表两个轴方向上的变形系数，在这里步骤S9公式中的s等于这里的1/λ，当Δ的计算值等于0时，两个特征值相等，可计算得到两个相关的屈光度数值，代表该镜片只有近视，而没有散光；当Δ小于0时，按Δ等于0进行处理；当Δ大于0时，则会得到两个特征值λ1、λ2，根据步骤S9中公式可分别计算得到两个屈光度S1和S2，那么近视SPH，散光
CLY，轴位AXI的计算公式为：
S10进一步修正参数：考虑到我们使用了一面镜子，因此实际上Marker的变形是经过两次透镜成像的，那么正确的近视和散光数值为S9中计算所得数值的一半；轴位的数值保持不变。
2.一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据处理模块和数据后处理模块： 数据获取模块：
数据获取模块获取智能手机前置摄像头采集的Marker1和Marker2的图像，并发送至数据处理模块；
数据处理模块：
数据处理模块识别影像上的两个Marker，检测两个Marker的同名点，Features1和Features2构成同名点对集合，分别对应变形前和变形后的点位坐标，这样就可以获取Marker变形之前和变形之后的尺寸；
根据Features1和Features2中每一对点之间的映射关系，计算出两个特征点集合的缩放和旋转矩阵M；
根据Features1，计算手机距离镜像的距离D；
根据平面镜成像原理，得出物距u以及手机到透镜的距离d，满足u+d＝D，并且u＝d；
根据变形矩阵的两个特征值，以及计算得到的物距u和手机到透镜距离d，计算得到两个屈光度S1、S2；
根据S1与S2绝对值的大小，确定近视SPH，散光CLY和轴位AXI，并发送至数据后处理模块；
数据后处理模块：
由于使用了镜子进行成像，实际上这里的透镜是两个眼镜片合成的，因此正确的近视和散光数值为数据处理模块得到的近视和散光的一半；轴位保持不变；数据后处理模块对数据处理模块得到的近视值和散光值进行处理，取值为近视值和散光值的1/2。
一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种眼镜验光技术，具体涉及一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法及系统。
背景技术
[0002]一直以来眼镜的验光技术，都是通过专业光学设备仪器的精确测量来实现和完成的。但信息化技术革命以来，一方面网络购物越发普及，网上购买眼镜的需求也呼之欲出，而用户在家庭、办公室等普通环境下(不具备光学设备仪器)，是无法获取眼镜的光学参数；另一方面，随着智能手机越发普及，手机的传感器越发高级(分辨率越来越高，陀螺仪越来越精确等)，利用智能手机完成定位、测图的技术也层出不穷，例如当下十分火爆的现实增强技术(AR)，实时定位测图技术(SLAM)等，其本质都是通过智能手机的相关传感器(摄像头、陀螺仪)，完成定位和测量。这一切，让利用智能手机完成眼镜验光的技术变成了可能。
发明内容
[0003]本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法及系统，通过设计一个特定的数据获取、处理流程，仅仅利用智能手机设备和一面镜子，简化相关流程，完成了只有在实验室条件下可以完成的眼镜验光流程。
[0004]为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
[0005]一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的方法，包括如下步骤：
[0006]S1在智能手机屏幕上显示大小相同的两个Marker，分别标记为Marker1和Marker2；
[0007]S2选择一面固定的镜子；
[0008]S3眼镜片紧紧地贴住镜子表面；
[0009]S4利用智能手机的前置摄像头，手机与镜面保持平行，拍摄一张影像，要求屏幕上的Marker一个通过眼镜镜片发生变形，一个不通过眼镜镜片；
[0010]S5识别影像上的两个Marker，检测两个Marker的同名点，Features1和Features2构成同名点对集合，分别对应变形前和变形后的点位坐标，这样就可以获取Marker变形之前和变形之后的尺寸；
[0011]S6根据Features1和Features2中每一对点之间的映射关系，计算出两个Features 集合的缩放和旋转矩阵M；
[0012]S7根据Features1，计算手机距离镜像的距离D；
[0013]S8根据平面镜成像原理，得出物距u以及手机到透镜的距离d，满足u+d＝D，并且u ＝d；
[0014]S9根据公式
[0015]
[0016]计算球面镜的屈光度；
[0017]式中，S为透镜的屈光度，等于透镜焦距的倒数；s为被拍摄物体与其经过透镜成像后虚拟物体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距离即物距，d为手机摄像头到透镜的距离；
[0018]在镜片有散光的情况下，镜片有一个球面透镜和一个柱面透镜合成，因此图像缩放比例分为两个轴向的缩放Sx和Sy，经过眼镜镜片成像后得到的是一个椭圆形的Marker，椭圆的长短轴就代表了图像在两个轴上的缩放比例，而椭圆与水平位置的夹角θ代表着轴位；获取4组点对，包括原始点和变形后的点来进行参数计算，假设：
[0019]
[0020]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：
[0021]
[0022]则其特征值：
[0023]
[0024]其中，
[0025]
[0026]M矩阵的特征值即代表两个轴方向上的变形系数，在这里步骤S9公式中的s等于这里的1/λ，当Δ的计算值等于0时，两个特征值相等，可计算得到两个相关的屈光度数值，代表该镜片只有近视，而没有散光；当Δ小于0时，按Δ等于0进行处理；当Δ大于0时，则会得到两个特征值λ1、λ2，根据步骤S9中公式可分别计算得到两个屈光度S1和S2，那么近视SPH，散光CLY，轴位AXI的计算公式为：
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]S10进一步修正参数：考虑到我们使用了一面镜子，因此实际上Marker的变形是经过两次透镜成像的，那么正确的近视和散光数值为S9中计算所得数值的一半；轴位的数值保持不变。
[0031]本发明还公开了一种通过手机拍照进行眼镜片度数测量的系统，包括数据获取模块、数据处理模块和数据后处理模块：
[0032]数据获取模块：
[0033]数据获取模块获取智能手机前置摄像头采集的Marker1和Marker2的图像，并发送至数据处理模块；
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议