[发明专利]基于3D头部数据的眼镜自动设计系统

摘要

本发明提供了一种基于3D头部数据的眼镜自动设计系统，包括用于采集头部多幅图像的图像采集模块；用于提取多幅图像中的特征点的3D模型生成模块；用于根据3D头部数据提取眼镜架的设计参数进而形成眼镜架模型的眼镜架设计模块；用于根据双眼视力状况和眼镜架的设计参数确定镜片参数，进而得到镜片模型的镜片设计模块；用于根据眼镜架模型和镜片模型合成眼镜3D模型的合成设计模块；用于显示眼镜3D模型的佩戴效果，并根据佩戴效果调整眼镜架模型和/或镜片模型以完成眼镜的设计的显示调整模块。本发明实现了眼镜的个性化、定制化、自动化设计和制造，采用多台相机控制技术进行头部特征信息的采集，可以显著提高采集效率和设计准确度。

主权项

1.一种基于3D头部数据的眼镜自动设计系统，其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集头部的多幅图像，所述图像采集模块包括由多台相机组成的相机矩阵；3D模型生成模块，用于提取所述多幅图像中的特征点，生成头部特征的点云数据，并根据所述点云数据生成头部的3D模型，完成3D头部数据的采集；眼镜架设计模块，用于根据所述3D头部数据提取眼镜架的设计参数进而形成眼镜架模型，具体为：根据3D头部数据计算眼镜架作用区域的数据；以及根据所述眼镜架作用区域的数据提取出所述眼镜架的设计参数；上述眼镜架作用区域的数据包括：耳部左右耳屏点和耳根外轮廓的数据、鼻部鼻子两侧倾角和鼻梁的数据以及眼部眼眶和瞳距的数据；提取出所述眼镜架的设计参数还包括：耳根外轮廓的提取：通过采集耳朵根部轮廓数据为耳曲设计提供设计依据；眼鼻区域的脸部形态提取：在3D头部模型中选择标记点，并获取标记点的3D坐标值对脸部参数进行提取，对标记点的3D坐标值进行主成分分析，根据标记点，计算眼睛区域、眼框区域和鼻子区域，得到鼻子两侧倾角，鼻托，鼻梁参数值；提取眼镜架的设计参数过程具体包括如下步骤：①建立三维坐标系：根据3D头部数据，基于左右下眼点和左右耳屏点创建平面作为头部数据坐标系的法兰克福面；②镜腿轮廓线的提取：把眼镜腿抽象为一条曲线，作为镜腿参考面，所述镜腿参考面为两眼镜腿的镜脚弯点至镜腿的螺栓中心部分所在的与法兰克福平行的平面；③根据镜腿参考面所在的轮廓确定镜腿弯点长度和镜腿的轮廓；眼镜架设计模块通过多台可见光相机组成的相机矩阵采集眼镜的3D数据，将这些数据保存至标准眼镜架数据库中供用户选择，并且根据由用户3D头部数据获得的眼镜架的设计参数，调整用户在标准眼镜架数据库中选择的眼镜框架款式对应的数据；镜片设计模块，用于根据双眼视力状况和所述眼镜架的设计参数确定镜片参数，进而得到镜片模型；合成设计模块，用于根据所述眼镜架模型和镜片模型合成的眼镜3D模型；显示调整模块，用于显示所述眼镜3D模型的佩戴效果，并根据佩戴效果调整眼镜架模型和镜片模型以完成眼镜的设计；具体的，系统包括：中央处理模块，相机模块，眼睛度数测量模块，灯光模组，相机旋转机构，人体感应测量模块，相机数据传输模块，显示操作介面，底座，可调节座椅；其中：人体感应测试模块固定在底座上，显示操作介面与底座结构连接，中央处理模块固定于底座内部，相机数据传输模块位于底座结构内部，底座与相机旋转机构连接，相机旋转机构连接相机模块、眼睛度数测量模块和灯光模组，相机旋转机构包括可调整角度的相机固定架，转动装置，转动装置含伺服电机、配速箱和传动装置，相机模块、眼睛度数测量模块和灯光模组固定在可调整角度固定架上，可调整角度固定架固定在相机旋转机构上，实现了相机多自由度的旋转拍摄，中央处理模块的相机转动模块连接伺服电机，可调节座椅固定于底座上，可调节座椅上下可调整高度和左右可旋转角度，可调节座椅包括水平转动伺服电机，垂直升降伺服电机，水平配速箱，水平转动齿轮，垂直升降传动齿轮螺杆。