用于确定眼镜片的视觉效果的方法技术领域
本发明涉及一种用于向用户演示眼镜片的视觉效果的方法、一种用于比较两个眼
镜片的方法、一种眼镜片订购方法以及一种计算机程序产品。
背景技术
对本发明的背景的讨论包括于此以解释本发明的上下文。这将不被认为是承认所
引用的任何材料被公开、已知或者是权利要求书中的任一项权利要求的优先权日下的
公共常识的一部分。
通常，需要佩戴眼镜并因此具有眼科医师开出的处方的人会去眼镜师的处所选择
一副特定的眼镜片。对于给定的处方，可以提供具有不同光学设计的不同眼镜片。这
些不同的设计可以向可能的佩戴者提供不同等级的视觉舒适度。
因此，向可能的佩戴者提供可用于他或她的眼科处方的不同光学设计的视觉效果
演示，这是很重要的。
EP2230988披露了一种用于演示眼镜片的视觉效果的方法。这种方法在于在计算
机生成的图像上模拟眼镜片的光学效果(具体而言是模糊)的至少一部分。
实现这类系统十分昂贵，需要复杂的设备并且不轻便。
EP2198769披露了一种用于演示眼镜片的光学效果的方法和设备。该方法在于使
用装配有眼镜片的相机来拍摄一个场景，该眼镜片具有给定的光学设计。显示该场景
的图像，从而向可能的佩戴者提供这种光学镜片的光学效果的演示。
这种方法受到不同光学镜片的数量的限制，这些光学镜片可以由潜在佩戴者测
试。的确，在物理上该方法要求具有一个光学镜片。所以，可能被测试的光学镜片的
数量是有限的。
发明内容
因此，似乎需要一种用于确定眼镜片的视觉效果的方法，该眼镜片没有上述缺点，
具体而言该眼镜片将在现实世界场景中实现并且不要求具有大量的眼镜片。
本发明的目标是提供这样一种方法。
为此，本发明提出了一种例如由计算机装置实施的用于确定眼镜片的视觉效果的
方法，该方法包括：
-一个光学数据接收步骤，在该步骤过程中，接收与一个眼镜片的光学功能有关
的光学数据，
-一个采集步骤，在该步骤过程中，采集一个用户的视觉环境的至少一个图像，
-一个深度图确定步骤，在该步骤过程中，确定该用户的视觉环境的该采集图像
的一个深度图，
-一个视觉效果确定步骤，在该步骤过程中，基于该深度图和该光学数据，如果
通过该眼镜片观察该视觉环境，将要由该眼镜片引入的一个视觉效果被确定。
有利地，根据本发明的方法允许确定眼镜片在现实世界上的光学效果，例如模糊。
而且，由于根据本发明的方法不要求使用物理光学镜片，可以利用本发明的方法演示
的不同光学镜片的数量不受限制。
根据用于确定眼镜片的视觉效果的方法的进一步实施例，可以考虑该视觉效果是
单独的或任何可能的组合形式：
-该视觉效果包括模糊和/或变形，如果通过该眼镜片观察该视觉环境，将要由该
眼镜片引入的模糊和/或变形被确定；和/或
-该深度图确定步骤包括一个遮蔽点填充步骤，在该步骤过程中，填充该深度图
的至少一部分遮蔽点；和/或
-该光学数据包该眼镜片的屈光强度；和/或
-该视觉效果确定步骤，通过组合该深度图和该屈光强度图来确定该视觉效果。
和/或
-以至少15Hz的频率重复该采集步骤、该深度图确定步骤、该视觉效果确定步
骤。和/或
-在该采集步骤过程中，从两个不同的采集点采集该用户的视觉环境的至少两个
图像。
本发明进一步涉及一种向用户演示眼镜片的视觉效果的方法，该方法包括：
-一个视觉效果确定步骤，在该步骤过程中，利用根据本发明的一个方法来确定
该眼镜片的视觉效果，
-一个视觉环境适配步骤，在该步骤过程中，基于该采集步骤过程中采集的视觉
环境的图像和该视觉效果确定步骤过程中确定的视觉效果的组合来确定一个经适配
的视觉环境图像，
-一个显示步骤，在该步骤过程中，向该用户显示该经适配的视觉环境图像。
根据用于演示眼镜片的视觉效果的方法的进一步实施例，可以考虑该视觉效果是
单独的或任何可能的组合形式：
-该光学数据包括该眼镜片的一个变形图，并且在该视觉环境适配步骤过程中，
该经适配的视觉环境图像基于该采集步骤过程中采集的视觉环境的图像、该视觉效果
确定步骤过程中确定的视觉效果以及在该光学数据中包括的变形图的组合；和/或
-在该光学数据接收步骤之前的一个眼镜片选择步骤，在该步骤过程中在一个眼
镜片列表中选择待演示的眼镜片的类型并且该光学数据与该选择的眼镜片的光学功
能有关；和/或
-以至少15Hz的一个频率重复该采集步骤、该深度图确定步骤、该视觉效果确
定步骤、该视觉环境适配步骤、以及该显示步骤。
本发明还涉及一种用于比较至少两个眼镜片的方法，该方法包括利用根据本发明
的方法向用户演示至少两个眼镜片的视觉效果的步骤。
本发明进一步涉及一种订购眼镜片的方法，该方法包括以下步骤：
-根据本发明的方法比较至少两个眼镜片，
-在这些经比较的眼镜片中选择一个眼镜片，
-将一个订购请求发送至一个镜片提供商，该订购请求至少包括所选眼镜片的参
考和佩戴者的眼科处方的参考。
根据一个进一步的方面，本发明涉及一种包括一个或多个存储指令序列的计算机
程序产品，该一个或多个存储指令序列可由处理器访问并且当由该处理器执行时引起
该处理器实行根据本发明的方法的步骤。
本发明还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载了根据本发明的计算
机程序产品的一个或多个指令序列。
此外，本发明涉及一种使计算机执行本发明的方法的程序。
本发明还涉及一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使计算
机执行本发明的方法。
本发明进一步涉及一种包括处理器的装置，该处理器被适配用于存储一个或多个
指令序列并且实施根据本发明的方法的多个步骤中的至少一个步骤。
如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应认识到，贯穿本说明书，
使用了如“计算”、“运算”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算装
置的动作和/或过程，该动作和/或过程对于在该计算系统的寄存器和/或存储器内表示
为物理(如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在该计算系统的存储器、寄存
器或其他此类信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用来执行在此所述操作的设备。此设备可以是为所期望
的目的而专门构建的，或此设备可以包括一个通用计算机或被储存在计算机中的计算
机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这种计算机程序可以
存储在计算机可读存储介质中，如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、
CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读
存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡，或任
何其他类型的适合于存储电子指令并且能够耦联到计算机系统总线上的介质。
这些过程和显示方式不是与任何具体的计算机或其他设备内在相关的。各种通用
系统都可以与根据此处的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建一个更
专用的设备以执行所期望的方法。各种这些系统所希望的结构将从以下描述中得以明
了。此外，本发明的实施例并没有参考任何具体的编程语言而进行描述。将要认识到
的是，各种编程语言都可以用来实现如在此描述的本发明的传授内容。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的非限制性实施例，在附图中：
ο图1是表示根据本发明的实施例的方法的各步骤的流程图，
ο图2是根据本发明展示一个光路的图示，该光路用于在该方法中产生图像。
ο图3是展示用户的视觉环境的对象、用户的眼睛与眼镜片之间的空间关系的
图示。
具体实施方式
根据图1所示的本发明的实施例，本发明的方法是用于向用户演示视觉效果的方
法，具体而言是眼镜片的模糊效果，该方法包括：
-光学数据接收步骤S1，
-采集步骤S2，
-深度图确定步骤S3，
-模糊确定步骤S4，
-视觉环境适配步骤S5，
-显示步骤S6。
在光学数据接收步骤S1过程中，接收与眼镜片的光学功能有关的光学数据。
光学功能包括眼镜片的光学特征，其中眼镜片的屈光度和柱面分布以及光谱透
射。
更具体地，光学数据包括光学效果有待演示的眼镜片的屈光强度图。
在采集步骤S2过程中，采集佩戴者的视觉环境的至少一个图像。
视觉环境的图像可以利用传统相机、电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半
导体(CMOS)、或包括有源区的其他光子检测器(例如包括矩形的或其他的像素阵
列)来采集，以便捕获图像和/或产生表示图像的视频信号。
根据优选的实施例，利用置于两个不同采集点上的两个相机来采集视觉环境的图
像。例如，诸位发明人已经利用Kinect装置实现了本发明的方法。想法是具有两个采
集点以便获得视觉环境的一个双目视觉。
在深度图确定步骤S3过程中，确定对应于视觉环境的图像的视觉环境的深度图。
深度图是一个二维图像，该二维图像展示了从对应于用户眼睛的特定点到视觉环境的
各点的距离。
可以利用任何距离成像技术来确定深度图。
可以使用立体相机系统例如从立体相机的焦点之间的线的中心点来确定视觉环
境的深度图。
为了确定视觉环境的各点的深度，要发现并比较不同图像中的相应点。
想法是将两个相机获得的图像的视差与视觉环境中的对象的接近程度相关联。
例如，将第一个相机获得的图像的每个点与第二个相机获得的图像的一个点进行匹
配。有可能从这种匹配过程中确定用户的视觉环境的逐点视差图。视觉环境的逐点深
度图可以基于视差图来确定。
诸位发明人已经利用PrimeSense公司开发的Kinect装置获得了良好的结果。
Kinect是一个系统，包括：(a)照明单元，该照明单元包括相干光源和随机散斑图案
的生成器，它们被容纳在照明光的光路中，该照明光从该光源传播至一个对象，由此
将相干随机散斑图案投射到该对象上；以及
(b)成像单元，该成像单元用于检测照明区域的光响应并产生图像数据，该图像
数据指示具有投射的散斑图案的对象并因此指示该对象的图像中的图案相对于所述
图案的参考图像的移位，该系统由此能够进行对象的三维图的实时重构。
在WO2007043036中详细披露了Kinect系统。
有利地，这种技术可以独立于照明条件来实施。
根据本发明的进一步的实施例，通过其他装置获得深度图，例如使用特定的深度
图确定装置，如声呐类型的装置、雷达类型的装置、激光雷达类型的装置(诸如飞行
时间相机)。
飞行时间相机是一种距离成像相机系统，该系统基于已知的飞行速度求解距离，
从而测量相机与用户的视觉环境中的每个点之间的光信号的飞行时间。
所确定的深度图可以包括遮蔽点，即没有确定深度的视觉环境的点，具体而言对
于由环境的其他元素的阴影所隐藏的视觉环境的图像的一些部分，这是可能发生的。
因此，根据本发明的方法可以进一步包括遮蔽点填充步骤，在该步骤过程中填充
深度图的至少一部分遮蔽点，例如至少75％，优选地至少90％。
有很多用于填充这类遮蔽点的算法可用。例如，人们可以使用基于数学形态运算
的算法。
在诸位发明人测试的很多算法中，基于待填充区域的分类算法已经证明可提供良
好的结果，尤其是可与本发明的方法的实时版本相兼容。
分类标准考虑的事实是用于采集深度图的两个相机被移位并且出现在遮蔽系统
提供的图上。阴影相对于对象的位置是已知的。
当“近处”对象隐藏了一个“远处”对象时，阴影就出现在近处对象的左侧。
因此，如果区域的左边缘的像素比右边缘的更深，那么我们可以假设这是灰色区域。
诸位发明人已经利用这类算法获得了特别好的结果，并且尤其是已经能够在30
Hz频率上获得具有填充遮蔽点的深度图，从而允许根据本发明的方法的实时版本。
在已经确定了视觉环境的深度图后，可以确定眼镜片的视觉效果。在详细描述的
具体实施例中，确定眼镜片的模糊效果。
在模糊确定步骤S4过程中，如果通过眼镜片观察视觉环境，将要由眼镜片引入
的模糊就会被确定。模糊是基于深度图和光学数据确定的。
更一般地，根据给定的镜片设计来产生光学效果。
一种计算光学效果的方法可以使用如图2中所示的光线追踪。眼睛的转动中心称
为11，观看轴线为12，而镜片为13。参数l表示镜片的光学中心与眼睛11的转动中
心之间的距离。来自于对象16(位于场景2中的点M上)的入射光线14经过镜片
13时由于折射发生偏转，从而形成汇聚至眼睛11的转动中心C的光线15，这样观看
者感觉光线来自于点M'，如光线17。
为了顾及镜片设计，相应的变形作为矢量MM'被引入并且初始点M被移位至点
M'。
以一种已知的方式，作为这些计算步骤的结果，计算机系统为每只眼睛获得第一
图像I(x，y)，该第一图像通常会是清晰图像。这种图像包括如校正镜片的佩戴者通
常所察觉到的某些变形，例如直线在周边视觉中看起来弯曲等。然而，由于散焦，确
定偏移(例如图2中的MM')的光线追踪技术一般不会再产生模糊。为了演示模糊，
必须使用某种其他技术来处理第一图像。以下讨论这种技术的不同实施例。
如前所指，深度图将深度z(x，y)与视觉环境的图像I(x，y)中的像素位置
(x，y)相关联。与像素位置(x，y)相关联的深度z(x，y)表示观看者眼睛11
到场景的对象16(出现在I(x，y)中的该像素位置上)的距离。从距离参数z(x，
y)的分布、空间数据和镜片设计参数，人们可以估计扩展参数Φd(x，y)的分布。
图3展示了点对象16、观看者眼睛11和表面3之间的空间关系，点对象的位置
在视觉环境中是已知的，在我们的情况中该表面对应于眼镜片。
距离z对应于用户的眼睛(瞳孔)与对象16之间的距离。距离D对应于用户的
眼睛(瞳孔)与眼镜片3的一部分之间的距离，通过该部分用户将看到对象16。参
数I0表示瞳孔与视网膜之间的距离。
为简单起见，图3中所示的表面3并未示出模拟的校正镜片。根据在观看轴线
12的方向上任何模拟的校正镜片的屈光强度，将包括校正镜片和眼睛11的眼角膜和
晶状体的组合式光学系统的焦点位于相对于瞳孔的距离z'处。当z'＝I0时，无穷远处
的对象在视网膜上产生的完美聚焦。距离z上的点对象16在视网膜上成像为具有以
下直径的斑点
如图3中点划线所示，其中Φp表示瞳孔的直径(孔径)。如果点对象16显示在
表面3上，直径为相同斑点就出现在视网膜上，如图3中虚线所示。
在表面3上对象16被表示为在一个模糊区域上扩展，该模糊区域的直径Φd可称
为对象16所在的像素位置的扩展参数。如果没有校正镜片，可以将扩展参数Φd估计
为：
沿着观看者眼睛11与对象16之间延伸的光线上放置的眼镜片的每个部分与屈光
力的局部值Pcorr相关联，该局部值用于导出扩展参数Φd(被确定用于对象16在图
像中出现的像素位置)的值。具体而言，扩展参数Φd可以近似为：
对的比例性提供了到对象的距离z和眼镜片的模拟屈光力Pcorr的组
合效果的良好估计。
在本发明的情况中，当模糊被施加到眼镜片上时设置距离D，该眼镜片保持在与
眼睛的转动中心(CRO)的固定距离上。该距离可以设置在27mm。由于假设CRO
位于瞳孔的10mm处，距离D是17mm。CRO与瞳孔之间的距离可以被认为是函数
的可变参数。
假设用户是一个彻底的远视眼，不具备视觉调节能力，扩展参数可以近似为：
眼镜片的屈光强度Pv与Pcorr的关系为：Pcorr＝P佩戴者-Pv。
根据本发明的实施例，当计算模糊时考虑眼镜片的散光。根据这种实施例，屈光
强度图为眼镜片的每一个点包括屈光强度、散光值以及散光方向。
换言之，根据方向应具有不同的值。根据方向，扩散参数也应具有不同
的值。
沿着散光椭圆的半短轴，而
沿着散光椭圆的半长轴，
Ast是散光并且散光椭圆的方向由散光方向定义。
有一些算法利用默认屈光度的图实时地计算图像上的模糊。这种技术用在虚拟现
实模拟器中以便实时地计算由考虑了环境中对象的接近程度的设计所产生的模糊。
在视觉环境适配步骤S5过程中，确定经适配的视觉环境。经适配的视觉环境是
基于采集步骤过程中采集的视觉环境的图像和模糊确定步骤过程中确定的模糊的组
合。
根据本发明的实施例，相比于模糊，通过考虑眼镜片的进一步光学效果，可以确
定经适配的视觉环境。例如，当确定经适配的视觉环境时，可以考虑眼镜片引入的变
形。还可以将眼镜片的其他特征(诸如覆盖或偏振效果)加入到经适配的视觉环境中。
根据本发明的实施例，在光学数据接收步骤过程中接收的光学数据可以包括眼镜
片的变形图。变形图可以结合模糊确定步骤过程中确定的模糊来使用以便调整视觉环
境的图像。
在显示步骤S6过程中，将经适配的视觉环境呈现给用户。显示可以是二维或三
维的。显示装置可以是计算机屏幕、TV屏幕、平板计算机、头戴式显示装置或熟练
技术人员已知的任何类型装置。
本发明的方法可用于比较不同眼镜片的视觉效果。例如，确定至少两个眼镜片在
用户的视觉环境上的视觉效果。确定并显示对应于每个眼镜片的经适配的视觉环境。
因此，用户可以比较他的或她的视觉环境上的不同眼镜片的视觉效果。
根据本发明的实施例，重复至少采集步骤、深度图确定步骤、模糊确定步骤、视
觉环境适配步骤以及显示步骤，频率至少是15Hz，例如至少是20Hz。
有利地，这种实施例提供了眼镜片在佩戴者的现实世界场景上的实时视觉效果。
本发明的方法不局限于实时模式并且可以在一图模式中实施。根据该一图模式，
在采集步骤过程中采集佩戴者的视觉环境的图像并且对该视觉环境的图像执行深度
图确定步骤、模糊确定步骤、视觉环境适配步骤以及显示步骤。
根据本发明的方法可以用作一种选择方法，该选择方法用于在可利用的眼镜片的
列表中选择一个眼镜片。
的确，在光学数据接收步骤之前，根据本发明的方法可以包括眼镜片选择步骤。
在眼镜片选择步骤过程中，在眼镜片列表里选择待演示的眼镜片类型。用户可以选择
他希望获得视觉效果演示的一个或多个眼镜片。而且，用户可以选择他或她最感兴趣
的视觉效果的类型，例如模糊，或模糊且变形等。
一旦用户做出选择，在光学数据接收步骤过程中接收对应于不同的光学镜片且包
括不同类型数据的光学数据。
根据本发明的方法还可以用作订购眼镜片的订购方法。该订购方法可以包括以下
步骤：
-比较至少两个眼镜片，
-在比较的眼镜片中选择一个眼镜片，
-将订购请求发送至镜片提供商，该订购请求至少包括所选眼镜片的参考和佩戴
者的眼科处方的参考。
有利地，在订购眼镜片之前，用户可以想象眼镜片在现实世界上的视觉效果。
以上已经借助于实施例描述了发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。具
体而言，在视觉效果确定步骤可以确定进一步的视觉效果。眼镜片的模糊和/或变形
是可以确定的视觉效果的示例。然而，本发明不局限于确定这种视觉效果。
在参考前述说明性实施例时，许多另外的修改和变化将对本领域的普通技术人员
是明显的，这些实施例仅以举例方式给出并且无意限制本发明的范围，本发明的范围
仅是由所附权利要求书来确定的。
在权利要求书中，词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个”
或“一种”并不排除复数。不同的特征在相互不同的从属权利要求中被叙述这个单纯
的事实并不表示不能有利地使用这些特征的一个组合。权利要求书中的任何参考符号
都不应当被解释为限制本发明的范围。