PERSONNALISATION ET LE MONTAGE DE LENTILLES OPHTALMIQUES CORRECTRICES.

Domaine technique

La présente invention concerne le domaine de la prise de mesures effectuées par un opticien en vue de la personnalisation de lentilles ophtalmiques correctrices et le montage sur la monture desdites lentilles.

Technique antérieure

L'opticien procède à l'acquisition de données nécessaires à l'optimisation de la préparation de verres correcteurs sur un patient équipé des montures qu'il a choisies, afin de déterminer des données relatives à la configuration d'implantation des verres correcteurs en regard des yeux du porteur.

On connaît dans l'état de la technique le

brevet français FR2914173 décrivant un procédé de mesure de la position, suivant une direction horizontale du plan sagittal, d'un point remarquable d'un œil d'un sujet, en particulier le Centre de Rotation de l'œil (CRO) dans un référentiel lié à la tête de ce sujet, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :

51) agencer dans une première posture relative la tête du sujet par rapport à la pupille d'entrée d'un appareil de capture d'image disposé en regard du visage du sujet,

52) dans cette première posture relative, capturer une première image plane de l'œil au moyen de l'appareil de capture d'image,

53) identifier, sur cette première image, l'image d'un premier point de référence prédéterminé de l'œil,

54) agencer dans une seconde posture relative la tête du sujet par rapport à la pupille d'entrée de l'appareil de capture d'image, distincte de la première posture relative, 55) dans cette seconde posture relative, capturer une seconde image plane de l'œil au moyen de l'appareil de capture d'image,

56) identifier, sur cette seconde image, l'image d'un second point de référence prédéterminé de l'œil,

S9) calculer ladite position du point remarquable de l'œil en fonction des images des premier et second points de référence de l'œil et de première et seconde valeurs d'un paramètre géométrique de posture respectivement associées aux première et seconde postures relatives. Le rapprochement des images des premier et second points de référence de l'œil est représentatif du déplacement angulaire apparent de l'œil à partir de deux points de vue différents correspondant aux première et seconde postures relatives. Un calcul de parallaxe permet alors, compte-tenu des informations sur les deux points de vue que constituent les première et seconde valeurs du paramètre de posture, d'obtenir la position recherchée.

Le calcul de parallaxe proposé pour calculer la position du point remarquable de l'œil, consiste à exécuter les sous-étapes de :

- déduire de l'image du premier point de référence de l'œil et de la première valeur du paramètre de posture, les coordonnées, dans ledit référentiel de la tête du sujet, d'une première droite d'observation (DO1) reliant la pupille de l'appareil de capture d'image et le premier point de référence de l'œil,

- déduire, de l'image du second point de référence de l'œil et de la seconde valeur du paramètre de posture, les coordonnées, dans ledit référentiel de la tête du sujet, d'une seconde droite d'observation (D02) reliant la pupille de l'appareil de capture d'image et le second point de référence de l'œil,

- calculer la position du point remarquable de l'œil du sujet dans le référentiel lié à la tête du sujet en fonction des coordonnées des première et seconde droites d'observation. Le point remarquable dont la position est recherchée est le centre de rotation de l'œil du sujet et dans lequel la position de ce point est calculée en tant que position du point d'intersection ou, si ces droites ne sont pas rigoureusement sécantes, de plus grande proximité des deux droites d'observation.

Cette solution connue de mesure d'un point remarquable de l'œil par calcul de parallaxe fournit des informations exactes sur la position géométrico-physionomiques du centre de rotation de l'œil seulement lorsque l'axe du regard, défini par la droite passant par le Centre de rotation de l'œil (CRO) et le centre de la pupille de l'œil, passe exactement par le centre optique de la lentille d'entrée de la caméra, et que les points de références choisis pour chacune des deux images sont le centre de la pupille de l'œil.

En effet l'intersection des droites d'observation (D01 et D02) mentionnées dans la solution donne la position d'un point de référence le l'œil dans l'espace par rapport à la tête du sujet si, entre les deux captures d'image, ce point ne s'est pas déplacé par rapport à la tête du sujet. Le Centre de Rotation de l'œil (CRO) ne se déplace pas par rapport à la tête du sujet mais n'étant pas matériel, il n'est pas visible sur l'image et ne peut donc pas être directement utilisé comme point dit de référence. La pupille est elle visible, mais afin de mesurer son centre de rotation, l'œil doit effectuer une rotation entre les deux captures d'image ce qui implique que les pupilles du sujet se sont déplacés, comme tous les points de l'œil distincts de son centre de rotation. L'intersection des droites d'observation (DO1 et DO2) ne donne donc pas la position des pupilles. Cependant, lorsque le sujet fixe la lentille d'entrée de la caméra, c'est-à-dire lorsque l'axe du regard passe par le centre optique de la lentille d'entrée de la caméra, le centre de rotation de l'œil (CRO) est aligné avec le centre de la pupille de l'œil et le centre optique de la caméra, ce qui fait que les droites d'observation DO1 et DO2 sont confondues avec l'axe du regard et se croisent au niveau du centre de rotation de l'œil (CRO). En d'autres termes le CRO et le centre de la pupille de l'œil sont confondus sur les images capturées par la caméra. Le calcul de parallaxe utilisant la pupille comme point de référence donne alors la position du CRO et la mesure recherchée est alors correcte. Par contre, lorsque le sujet ne fixe pas précisément la caméra d'acquisition, les droites d'observation D01 et D02 ne sont pas confondues avec l'axe du regard et le CRO n'est plus confondu avec la pupille sur les images. Le calcul de parallaxe proposé à partir du centre des pupilles donne donc un point éloigné de la position du centre de rotation de l'œil CRO et les résultats concernant la mesure de la position du centre de rotation de l'œil (CRO) sont donc erronés.

Par ailleurs, une étude de l'art antérieur montre qu'une grande partie des systèmes de mesures électroniques existants pour le centrage de verres correcteurs sur une monture de lunettes se fait pour un port de tête et une convergence des yeux lorsque le porteur est en vision de loin (c'est-à-dire que le porteur fixe un point à l'infini droit devant lui). Cette vision de loin sera reproduite soit en éloignant la caméra - mais cela rend l'utilisation délicate en raison du besoin d'espace dans le magasin et de l'éloignement de l'opticien par rapport à son client - soit au moyen d'un système optique projetant une image virtuellement placée à l'infini ou éloignée par rapport au porteur.

Alternativement, on peut rapprocher la caméra en la disposant par exemple à 80 cm du porteur, en utilisant un miroir placé face au porteur, également à 80 cm. Le porteur se regarde alors dans le miroir, soit à une distance virtuelle de 160 cm, ce qui devient acceptable pour les mesures relatives à la vision de loin. Cependant, dans ce cas l'axe du regard de chaque œil ne passe pas par le centre optique de la caméra et l'erreur sur le CRO est importante.

Ces difficultés de la solution proposée par le brevet français

FR2914173 impliquent donc des contraintes fortes sur la mise en œuvre de ce procédé puisque les résultats ne seront précis que si l'axe du regard est précisément aligné avec la pupille d'entrée de la caméra. Ces difficultés seront amplifiées lorsque le porteur n'est pas avisé sur l'importance d'une observation rigoureuse des consignes relatives à la direction dans laquelle il doit fixer son regard. La conséquence est que les données fournies peuvent être affectées d'une erreur significative, se traduisant par une confection de verres correcteurs dont la personnalisation est fondée sur des données inexactes et conduisant donc à la fabrication de verres qui ne sont en réalité pas optimum.

Exposé de l'invention

On entend par « point remarquable virtuel (PRV) » un point qui n'est visible que sur une image au plus obtenue par des moyens d'acquisition d'image, et qui présente un intérêt pour les mesures réalisées dans le cadre de la fabrication de verres correcteurs personnalisés et/ou au montage de verres correcteurs.

Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment un procédé de mesure de la position d'un point remarquable virtuel associé à la face d'un sujet porteur de verre correcteur dans un repère spatial (RS) lié au verre correcteur, la monture de lunette ou plus généralement à la tête dudit sujet, comporte :

• une étape d'acquisition d'au moins deux images de tout ou partie de la face du sujet par un moyen d'acquisition d'images ; · une étape d'estimation de la position de la face par rapport au moyen d'acquisition d'images par un traitement des images ;

• une étape de détermination, sur les images, des coordonnées d'un ou plusieurs points de référence associés à la face.

De plus, le point remarquable virtuel étant visible sur au plus une image et la position du point remarquable virtuel étant reliée par une relation géométrique prédéterminée avec les coordonnées du ou des points de référence, le procédé de mesure comporte en outre une étape de calcul d'au moins une des coordonnées du point remarquable virtuel dans le repère spatial à partir des coordonnées déterminées du ou des points de référence en utilisant la relation géométrique.

Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : la relation géométrique est définie par les coordonnées des points de référence sur au moins deux images ;

lesdits points de référence de la relation géométrique varient dans le repère spatial de l'acquisition d'une image à l'autre;

la relation géométrique comprend une modélisation géométrique de l'œil fixant une cible, modélisation en trois dimensions ou projetée sur le plan des au moins deux images ;

le point de référence sur au moins deux des images est le centre géométrique de l'iris, de la cornée ou d'une image cornéenne causé par au moins une source externe ;

l'étape de calcul d'au moins une des coordonnées du point remarquable virtuel consiste à :

• émettre une hypothèse initiale d'un point remarquable virtuel théorique sur l'une au moins desdites coordonnées ;

• calculer un point de référence théorique en utilisant la relation géométrique ;

• si la distance entre le point de référence théorique et le point de référence observé est supérieure à une valeur prédéterminée, modifier au moins une fois ladite hypothèse pour minimiser ladite distance ;

le point remarquable virtuel (PRV) est le centre de rotation de l'œil (CRO) ; deux des images au moins sont acquises dans des situations correspondant à des angles de vision/tête distincts ; et la direction du regard ne passe pas, dans au moins une image, par le centre optique du moyen d'acquisition d'images ;

pendant l'acquisition d'images, le sujet regarde un point de fixation générée par un dispositif, la distance optique entre l'œil du sujet et le point de fixation étant différente de la distance optique entre l'œil du sujet et le moyen d'acquisition. Dans un cas particulier, le sujet regarde son reflet pendant l'acquisition d'images grâce à un miroir. • le moyen d'acquisition d'images est constitué par une caméra procédant à l'enregistrement d'une séquence d'images ;

• l'enregistrement des images est effectué au moment où le sujet regarde un point de fixation PF dont la position est connue par rapport au moyen d'acquisition d'images ;

• il comporte en outre une étape d'estimation de la direction du regard prenant en compte au moins deux points caractéristiques de l'œil sur lesdites images ;

• le moyen d'acquisition comportant au moins deux dispositifs de prise d'image, l'étape d'estimation de la position de la face par rapport au moyen d'acquisition d'images est réalisée par traitement d'une série d'images acquises simultanément ; et/ou

• l'étape d'estimation de la position de la face par rapport au moyen d'acquisition d'images par un traitement desdites images est réalisée par acquisition d'une image du sujet portant un dispositif muni d'au moins trois marqueurs de référence.

Dans un deuxième aspect de l'invention, un procédé de détermination du plan de Francfort d'un sujet comprend :

• pour chaque œil du sujet, détermination de la position d'un point remarquable virtuel de l'œil par application du procédé précédent ;

• détermination de la position du point sous-orbitaire de chaque œil par une relation géométrique prédéterminée avec le point remarquable virtuel dudit œil ;

• détermination de la position du tragion du sujet sur au moins une des images prises lors de l'étape de détermination du point remarquable virtuel ;

• détermination du plan de Francfort à partir de la position du tragion et des points sous-orbitaires.

Dans un troisième aspect de l'invention, un procédé de mesure du rayon de l'œil met en œuvre le procédé précédent pour calculer soit le centre de rotation de l'œil (CRO) soit un point dont la distance par rapport au bord de la cornée est connue.

Dans un quatrième aspect de l'invention, un procédé de détermination de la position du rectangle boxing d'un verre correcteur d'une lunette d'un sujet comprend :

• positionnement sur la lunette d'un gabarit de positionnement comprenant des points de mesure ;

• détermination des positions de 2 sommets du rectangle boxing par le procédé de mesure de la position précédente dans laquelle chaque sommet est considéré comme un point remarquable virtuel et les points de référence sont les points de mesure.

Dans un cinquième aspect de l'invention, un système de mesure de la position d'un point remarquable virtuel associé à la face d'un sujet porteur de verre correcteur dans un repère spatial lié au verre correcteur, comporte :

• un moyen d'acquisition d'au moins deux images de tout ou partie du visage du sujet ;

• un calculateur de la position de la face par rapport au moyen d'acquisition d'images par un traitement des images ;

• un moyen de détermination, sur les images, des coordonnées d'un ou plusieurs points de référence associés à la face ;

De plus, le point remarquable virtuel étant visible sur au plus une image et la position du point remarquable virtuel étant reliée par une relation géométrique prédéterminée avec les coordonnées du ou des points de référence, le système de mesure comporte en outre un calculateur d'au moins une des coordonnées du point remarquable virtuel dans le repère spatial à partir des coordonnées déterminées du ou des points de référence en utilisant la relation géométrique.

Dans un sixième aspect de l'invention, un produit programme d'ordinateur comprend des instructions de code de programme enregistré sur un support lisible par un ordinateur, pour mettre en œuvre les étapes du procédé décrit précédemment lorsque le programme fonctionne sur un ordinateur.

Description sommaire des dessins

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue de face des rectangles englobant des verres correcteurs, avec le regard de face ;

- la figure 2 est une vue de trois quarts de face des rectangles englobant des verres correcteurs, avec le regard oblique ;

- la figure 3 est une vue générale d'un équipement selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 4 est une vue de trois-quarts de face d'un accessoire de type clip pour la mise en œuvre d'un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 5 représente un modèle de l'œil fixant une cible ;

- la figure 6 est une vue schématique d'un visage avec détermination du plan de Francfort avec saisie d'un seul point sur l'image de trois-quarts ; et

- la figure 7 est une vue schématique de dessus du tracé du tragion.

Manière(s) de réaliser l'invention

On entend par « point remarquable virtuel (PRV) » un point qui n'est visible que sur une image au plus obtenue par des moyens d'acquisition d'image, et qui présente un intérêt pour les mesures réalisées dans le cadre de la fabrication de verres correcteurs personnalisés et/ou au montage de verres correcteurs. En particulier, le point remarquable virtuel PRV peut être :

• le centre de rotation de l'œil CRO ; • un des sommets du rectangle englobant du verre (« rectangle boxing »). Le rectangle boxing correspond au rectangle englobant de la découpe extérieure d'un des deux verres correcteurs. Comme la monture et le verre ne sont généralement pas plans, ce rectangle englobant est assimilé au rectangle englobant de la projection de la découpe extérieure du verre sur le plan moyen du verre (voir figures 1 et 2) ; et/ou

• le tragion de l'oreille lorsqu'il n'a pas au moins pu être identifié correctement sur deux images.

En référence à la figure 3, un équipement de détermination d'un PRV comprend :

• un écran d'affichage 1 à rayons cathodiques ou à cristaux liquides ;

• un dispositif de prise de vues 2 du type à prises de vues ponctuelles ou de prise d'images animées. Il s'agit généralement d'une caméra numérique ou, selon une variante particulière, d'une caméra analogique associée à un circuit d'acquisition et de traitement vidéo ;

• un dispositif de visée constitué dans l'exemple de mise en œuvre décrit d'un miroir sans tain 3. Ce dispositif est destiné à fournir un point de fixation (PF) au porteur ;

• un dispositif d'éclairage 4 destiné à éclairer la face du porteur, notamment pour former un reflet sur la cornée des yeux dudit porteur ;

• un dispositif tel que l'accessoire 5 de la figure 4 destiné à positionner la tête du porteur, la monture de lunette ou les verres correcteurs ;

• une unité centrale ; et

• des moyens de commandes du système (clavier souris, écran tactile, boutons...).

Le dispositif de prise de vues 2 est relié à l'unité centrale par l'intermédiaire d'une interface appropriée d'acquisition vidéo et de contrôle de la caméra, qui pilote l'écran via un circuit de sortie vidéo. L'utilisateur, généralement un opticien, peut commander le système, par exemple au moyen d'un clavier, d'une souris, d'une interface tactile sur l'écran, etc.

Le porteur de verres optiques se place devant la caméra 2, le miroir 3 est placé face au porteur et soit juste devant la caméra 2 s'il s'agit d'un miroir sans tain, soit juste en dessous s'il s'agit d'un miroir classique, de telle sorte que le porteur puisse orienter son regard vers le reflet d'un point de son visage dans le miroir 3 lors de l'acquisition des images (il regarde par exemple le milieu du pont de la monture ou le milieu de son nez). Le miroir 3 permet ainsi de simuler un point de fixation (PF) deux fois plus loin que le dispositif, ce qui est avantageux pour faire des mesures en position « vision de loin » tout en gardant le dispositif relativement proche du porteur. De plus, un calcul différentiel montre que, avantageusement, les erreurs sur la mesure du CRO dues à une mauvaise convergence du regard seront deux fois moindres dans cette situation (regard convergent vers un reflet dans un miroir) que dans la situation ou on demande au porteur de regarder la pupille d'entrée de la caméra.

Avantageusement, le dispositif de visée comprend un miroir sans tain, placé sur le bâti face au porteur de lunettes, derrière lequel est positionné, dans une cavité prévue à cet effet, le dispositif de prise de vues 2. Le dispositif peut comprendre alors des moyens de déplacement en hauteur, motorisés ou manuels, afin d'ajuster la hauteur du dispositif de prise de vues 2 pour le placer au niveau du regard du porteur de lunettes.

Un dispositif d'éclairage 4 optionnel, dans l'exemple décrit une diode électroluminescente, est disposé au-dessus de la caméra. Il est destiné à former une image sur la cornée, représentant un ou plusieurs points remarquables de l'œil, appelé reflet cornéen (RC), visible sur l'image capturée par la caméra. Une alternative à ce dispositif est de mesurer la position de la pupille et éventuellement sa taille et sa forme sur l'image.

Le dispositif de prise de vues 2 peut être également portable. Ainsi, l'opérateur peut-il aisément réaliser les prises de vues en se positionnant face au visage du sujet, afin de réaliser les prises de vue nécessaires. Le dispositif de visée peut alors être par exemple un miroir classique placé juste au-dessous du dispositif de prise de vues 2.

Selon une forme de réalisation particulièrement simple et économique, le dispositif de prise de vues 2 peut être un simple appareil photographique, prenant successivement deux images ou plus.

Il peut s'agir également d'une caméra vidéo, enregistrant les première et deuxième prises de vue, ainsi que tout ou partie du mouvement réalisé par le porteur lors du balayage à rotation autour de l'axe vertical. La sélection des première et deuxième vues optimales parmi la pluralité de vues prises par la caméra peut alors être réalisée, par exemple, selon le procédé décrit dans le document FR 2 860 887 au nom de la Demanderesse.

La mise en œuvre de l'équipement s'effectue alors de la manière suivante.

Le porteur est équipé d'une monture 6 sur laquelle est placé un accessoire de type clip 5, dont la figure 4 représente un exemple de réalisation.

Cet accessoire 5 est destiné à être solidarisé de la tête du porteur de lunettes.

L'accessoire 5 est réalisé par exemple en matière plastique transparente, comprend un corps principal 7 formé par une poutre allongée horizontalement et deux tiges courbes 8, 9 flexibles. L'accessoire 5 comporte un certain nombre de repères visuels, ou marqueurs 10 à 13, de préférence au moins trois.

Dans l'exemple décrit, l'accessoire 5 comprend quatre zones marqueurs hauts 10 à 13 d'une couleur de spectre bien identifié, par exemple un vert vif, et deux autres marqueurs bas 14, 15 de forme et couleur préférablement distinctes de celle des marqueurs hauts 10 à 13.

Il comprend en outre, deux ensembles de fixation sur la monture, formée par une première paire de pinces 17, 18, et une deuxième paire de pinces 19, 20 pour accrocher l'accessoire 5 sur la monture 6. De la sorte, une fois que le porteur a mis ses lunettes (correctrices ou optiquement neutres, ou encore nues) dans une position bien stable, et que l'accessoire 5 a été mis en place sur la monture 6, il occupe une position bien définie et fixe par rapport à la monture 6 et à la tête du porteur.

En effet, les quatre crochets 17 à 20 définissent des points d'appuis connus par rapport aux marqueurs 10 à 15, qui vont se placer en des points caractéristiques du verre.

L'accessoire 5 comprend en outre, à partir du milieu du corps principal 7, une branche 21 qui s'étend verticalement et une partie en saillie 22 qui s'étend horizontalement, de manière sensiblement perpendiculaire au corps 7. Deux marqueurs 11 , 12 des quatre marqueurs du corps principal 7 se situent alors respectivement au niveau de l'extrémité libre de la partie en saillie 22 et de la branche verticale 21.

Les deux marqueurs 10 et 13 se trouvent à gauche et à droite. Les deux derniers marqueurs 14, 15, quant à eux, se trouvent juste au-dessous des crochets du bas 17, 20.

Bien entendu, tout autre agencement de marqueurs, le cas échéant plus ou moins nombreux, peut être utilisé en fonction notamment des types de mouvements dont l'analyse est à privilégier, de la précision souhaitée et des éventuelles ambiguïtés à résoudre lorsque les marqueurs sont trop peu nombreux et/ou trop uniformément espacés.

L'équipement prend alors deux images du sujet portant ses lunettes avec cet accessoire.

Le dispositif de prise de vues 2 réalise tout d'abord une première prise de vue (image 1) du visage du porteur de lunettes, sur laquelle le porteur fixe un point de fixation (PF), de préférence face à lui. Le point de fixation est par exemple le reflet dans le miroir du milieu du pont de la monture. De part la réalisation de l'équipement, et en particulier l'utilisation d'un miroir sans tain 3, le porteur ne fixe pas l'axe de l'objectif du dispositif de prise de vues 2. Dans un deuxième temps, l'opticien demande au porteur de tourner la tête autour d'un axe vertical, tout en continuant de fixer le point de fixation PF, selon un angle a de préférence compris entre 10° et 30° par rapport à la première prise de vue (image 1 ), plus préférentiellement entre 15° et 25° par rapport à la première prise de vue (image 1 ). Le sujet porte alors toujours l'accessoire comprenant les marqueurs 10 à 15. Le dispositif de prise de vues 2 réalise alors une deuxième prise de vue (image 2).

Avantageusement, les deux images peuvent être choisies dans une même séquence vidéo : pendant l'enregistrement de la vidéo le porteur se regarde naturellement de face en position de vision de loin, puis tourne la tête autour d'un axe vertical.

Avantageusement, l'une des deux prises de vues correspond à une position de référence pour les mesures concernant la personnalisation de verres ou le montage des lunettes, comme la position en vision de loin ou la position en vision de près. Elle permet alors à l'équipement de déterminer la position et l'inclinaison de la tête du porteur selon les six axes de liberté possibles lorsque le porteur est en position de vision de loin (ou en vision de près selon la position de référence choisie).

Une première utilisation de l'équipement pour la détermination des boxing rectangles va maintenant être décrite.

La figure 1 montre les rectangles boxing droite et gauche en vue de face : les points de référence PRefA 101 , PRefB 102, PRefC 103 et PRefD 104 concernent le boxing gauche et permettent de déterminer la position du point remarquable virtuel PRV1 105 et du point remarquable virtuel PRV2 106.

La figure 2 montre les rectangles boxing en vue de trois-quarts de face, dans le cas d'une monture galbée. Le rectangle boxing correspond au rectangle englobant de la projection de la découpe extérieure du verre sur le plan moyen du verre. Ce rectangle englobant est calculé dans le repère Ox'y' (projection des axes du repère 3D Oxyz sur le plan moyen du verre). Il apparaît clairement sur cette vue que le point PRV1 105 n'a pas d'existence matérielle, mais qu'il peut être déterminé par la connaissance des points PRefA 101 , PRefB 102, PRefC 103 et PRefD 104, ou encore par la connaissance des droites de boxing (DBox) contenant les segments horizontaux et verticaux (selon Ox' et Oy') s'appuyant sur ces points.

Afin de calculer les points remarquables virtuels PRV1 105 et PRV2 106 une relation (RPRV, PRef) avantageuse peut être obtenue en considérant les contraintes géométriques suivantes :

• Les boxing droits et gauches sont symétrique par rapport au plan défini comme passant par le milieu du pont de la monture et perpendiculaire à l'axe formé par les centres des marqueurs 10 et 13 de la figure 4

• Les droites boxing passant les points 101 à droite et à gauche déterminent un plan qui est parallèle à l'axe formé par les centres des marqueurs 10 et 13 de la figure 4

• De même, les droites boxing passant les points 103 à droite et à gauche déterminent un plan qui est parallèle à l'axe formé par les centres des marqueurs 10 et 13 de la figure 4

• Le segment passant par 102 est perpendiculaire aux segments passant respectivement par 101 et 103

• Le segment passant par 104 est perpendiculaire aux segments passant respectivement par 101 et 103

• Les segments passant par 102 sont parallèles aux segments passant par 104. Les segments passant par 101 sont parallèles aux segments passant par 103. Ainsi les segments passant par les quatre points 101 , 102, 103 et 104 définissent un rectangle dont deux côtés sont parallèles à l'axe formé par les centres des marqueurs 10 et 13 de la figure 4

L'unité centrale possède, de préférence par programmation appropriée, des moyens d'analyse des images prises par le dispositif de prise de vues et destinés à :

• identifier sur une prise de vue réalisée par le dispositif de prise de vues 2 les marqueurs haut ; cette identification s'effectue notamment avec un filtrage de l'image sur la longueur d'onde correspondant à la couleur des marqueurs visuels, grâce à des moyens de filtrage colorimétrique ;

• déterminer la position et l'orientation tridimensionnelle de l'accessoire 5 par rapport à un référentiel du dispositif de prise de vues 2 par estimation de pose, au moyen de paramètres connus du dispositif de prise de vues 2 (notamment la focale, le centre optique et la distorsion) et de la disposition des marqueurs dans l'espace connue dans un repère lié à l'accessoire 5 ; on pourra se référer pour cela à l'algorithme POSIT, proposé par D. de Menthon et L.S. Davis dans « Model- Based Object Pose in 25 Lines of Code », International Journal of Computer Vision 15, pp.123-141 , June 1995 ;

• calculer, en fonction desdites coordonnées, la position et l'inclinaison de la tête du porteur (PIT), de préférence selon les six degrés de liberté possibles, de manière à intégrer la totalité des mouvements possibles de la tête ;

• placer PRV1 et PRV2 à des positions par défaut fixe dans un repère lié au visage du porteur ou un repère lié à la monture ;

• placer successivement les droites de boxing (DBox) sur chaque image par des moyens d'analyse d'image ou manuellement ;

• à chaque ajout d'une nouvelle droite de boxing (DBox) sur une image réajuster le positionnement des points PRV1 et PRV2 de manière à ce que la projection sur les images des droites de boxing (DBox) précédemment positionnées reste inchangée.

On notera, que sans l'utilisation de la relation (RPRV, PRef) intégrant les contraintes liées à la géométrie de la monture il faudrait placer par des moyens d'analyse d'image ou manuellement les seize droites de boxing (DBox) (quatre droites à gauche, à droite et sur les deux images image 1 et image 2) pour retrouver les points remarquables virtuels PRV1 105 et PRV2 106 à droite et à gauche. Cependant, la relation (RPRV, PRef) permet d'arriver au même résultat en ne plaçant que sept droites de boxing (DBox) : • les deux droites de boxing (DBox) 104 à droite et à gauche sur la première prise de vue (image 1 ). Le milieu de ces droites localise le milieu du pont de la monture et donc le plan de symétrie des boxing droit et gauche.

· La droite boxing (DBox) 104 sur l'image 2 à droite ou à gauche, l'autre coté étant retrouvé par symétrie

• Une droite boxing (DBox) 102, à droite ou à gauche, sur chacune des images image 1 et image 2. Il est possible d'en placer une à droite sur une image et une à gauche sur l'autre image

• Les droites 101 et 103 ne sont placées qu'une seule fois pour les deux cotés et sur une seule image.

Une deuxième utilisation de l'équipement va maintenant être décrite pour la détermination de la position du Centre de Rotation de l'œil (CRO).

On repère (automatiquement ou manuellement) la position des points remarquables sur chacune des deux images prises selon le protocole décrit précédemment. Les points remarquables dans cette mise en œuvre sont les reflets cornéens pour les mesures liées au centre de rotation de l'œil.

Le centre de rotation de l'œil n'étant pas visibles sur l'image, on utilise des points visibles sur l'image dit points de référence PRef (ici le reflet cornéen) ainsi qu'un modèle mettant en relation la position des points de référence PRef avec la position 3D des points virtuels. Par exemple cette relation notée RPRV, PRef sera sous la forme d'une fonction logicielle dite fonction de projection FPRV donnant la position sur l'image d'un point de référence PRef en fonction de la position 3D d'un point remarquable virtuel PRV.

La fonction de projection FPRV est donc une fonction qui a comme paramètre d'entrée le CRO et qui en déduit la position des points de référence PRef sur les images. Elle utilise un modèle 23 de l'œil fixant une cible, représenté sur la figure 5, comportant les paramètres suivants :

• Un rayon de l'œil (RO) indiquant la distance entre le centre de rotation de l'œil (CRO) 24 et le bord de la cornée 25, mesurée dans l'axe du regard ;

• La distance (DeltaC) entre le CRO et le centre du rayon de courbure de la cornée 26 ; et

• Le rayon de courbure de la cornée (RCC) étant la distance entre le centre de rayon de courbure de la cornée 26 et le bord de la cornée 25.

Ces paramètres peuvent être définis par des valeurs moyennes mesurées sur des échantillons de sujet. Typiquement, RO vaut 13 mm, DeltaC 5 mm et RCC 8 mm. Les valeurs réelles du modèle 23 peuvent fluctuer d'un individu à l'autre, mais l'utilisation de valeurs moyennes n'influence que très faiblement les résultats.

L'axe du regard est défini par la droite reliant le CRO 24 et le centre de rayon de courbure de la cornée 26, ce dernier pouvant être déduit du rayon de courbure de la cornée (RCC) et des positions par rapport à la caméra du reflet cornéen RC et du dispositif d'éclairage (4).

Alternativement au reflet cornéen (RC) il est possible de prendre le centre de la pupille (27) comme point de référence (PRef). L'axe du regard est alors défini par la droite reliant le CRO (24) et le centre de la pupille de l'œil (27).

Lorsque l'œil dirige son regard vers un point de fixation (PF) 28, les points 24, 26, 27 et 28 sont alignés.

A partir de la position du CRO et de celle du porteur, on calcule la direction du regard. Comme le porteur se regarde dans le miroir, la direction du regard peut-être calculée grâce à la position du point de fixation PF, car il est lui-même déduit en fonction de la position de la caméra et du porteur. Le point de fixation PF est alors le symétrique du point regardé (par exemple le milieu du pont de la monture calculé grâce à la position de l'accessoire 5) par rapport au plan du miroir. La direction du regard est donc le vecteur défini par le couple ordonné (CRO, PF). Il est possible, dans une variante de l'invention, d'utiliser plusieurs points remarquables de l'œil, préférablement à des distances différentes du CRO pour calculer la direction du regard. Ces points pourraient être une combinaison de points choisis parmi ceux de l'image de la pupille de l'œil, de l'iris et du reflet cornéen.

A partir du CRO et de la direction du regard, on calcule la position du centre de rayon de courbure de la cornée (CRCC).

A partir du CRCC, du rayon de courbure de la cornée RCC et de la position connue par rapport à la caméra du dispositif d'éclairage LED, il est possible d'appliquer la loi de Snell-Descartes pour la réflexion d'un rayon lumineux sur une surface réfléchissante et ainsi projeter le reflet cornéen sur l'image qui définit un point de référence PRef.

La fonction FPRV permettant de connaître les positions 2D du point de référence PRef sur les images en fonction de la position 3D du point virtuel ne possède pas de fonction inverse facile à calculer analytiquement et permettant d'obtenir le CRO à partir des points de référence. Une des raisons de cette difficulté est que le reflet cornéen (RC) et la pupille se sont déplacés par rapport à la tête du porteur entre chaque prise de vue et ont donc des coordonnées tridimensionnelles dans le repère spatial (RS) qui diffèrent pour chaque image image 1 et image 2. En conséquence, d'autres méthodes qu'un calcul direct sont utilisées pour obtenir la position du CRO à partir des points de référence PRef. Il est par exemple possible d'utiliser des itérations successives recherchant le positionnement CRO par optimisation.

De nombreuses méthodes d'optimisation connues dans l'état de la technique peuvent être appliquées pour optimiser la position 3D du point remarquable virtuel PRV en minimisant l'erreur de projection. On peut par exemple définir une fonction FOPT à optimiser, prenant comme paramètre un point 3D PRV retournant la somme SDDeltaPRef des distances sur chaque image (image 1 et image 2) entre le ou les points de référence Pref observés sur l'image et le point projeté par la fonction de projection FPRV à partir de la position supposée du point remarquable virtuel PRV. Nous présentons ici une mise en œuvre simple mais efficace de la méthode de la descente de gradient consistant à réaliser les étapes suivantes :

• initialiser la position du point remarquable virtuel PRV à une position PRVinitial probable et proche de la valeur finale afin d'éviter tout minima local. Pour cela il est possible de prendre pour départ la position dans l'espace du point le plus proche des deux droites d'observation (D01 et DO2) formées par le centre optique de la caméra et la position du point de référence PRef sur chaque image (image 1 et image 2), ces points PRef étant ici les reflets cornéens observés sur les images (image 1 et image 2). La position du CRO PRVinitial obtenue sera la première position courante du CRO PRVcourant lors du calcul itératif de l'optimisation

• répéter par itération les sous-étapes suivantes :

• calculer la fonction FOPT appliquée au point courant PRVcourant. Cela revient à effectuer les sous-étapes :

• calculer pour chacune des images (image 1 et image 2) la position du point de référence théorique PRefthéorique comme étant la projection du point courant PRVcourant en y appliquant la fonction de projection FPRV.

• calculer la somme SDDeltaPRef des distances obtenues pour chacune des images (image 1 et image 2) entre le point de référence PRef observé sur l'image et le point calculé par projection PRefthéorique

• lorsque la somme des distances SDDeltaPRef est inférieure à un seuil prédéfini arrêter les itérations, sinon :

• estimer le vecteur gradient de la fonction FOPT à la position courante du CRO PRVcourant en faisant fluctuer légèrement la position courante PRVcourant selon ses degrés de liberté (3 degrés dan le cas d'un point 3D), par exemple en ajoutant une valeur très inférieure à la précision de la mesure finale successivement à chacune des coordonnées XPRV, YPRV puis ZPRV pour calculer une dérivée pour chacune des coordonnées XPRV, YPRV, ZPRV du point CRO courant PRVcourant, ces dérivées formant le vecteur gradient à trois dimensions DFPRV de la fonction de projection FPRV au point courant PRVcourant. • soustraire le vecteur gradient DFPRV au point courant PRVcourant pour obtenir la position courante PRVcourant de la prochaine itération.

Cette méthode d'optimisation n'est bien sûre pas limitative et l'homme du métier pourra, si besoin est, l'adapter en fonction des situations rencontrées en faisant appel à l'état de la technique relative à l'optimisation multiparamétrique de manière à par exemple optimiser la vitesse de convergence de l'algorithme (par exemple ajustement dynamique des coefficients de convergence) ou éviter un minima local (par exemple par recuit simulé).

En particulier, pour réaliser l'optimisation de la position du CRO, il est avantageux d'utiliser une autre méthode qui s'avère efficace pour son bon rapport précision/coût de calcul. Cette méthode consiste dans les étapes suivantes :

• On initialise la position du point virtuel à une position probable.

Pour le CRO on peut prendre par exemple une position par défaut correspondant à des valeurs moyennes pour l'écart pupillaire, la hauteur et la distance verre-œil. Il est possible également de prendre pour départ la position dans l'espace du point le plus proche des deux droites formées par le centre optique de la caméra et le centre du reflet cornéen sur chaque image. La position CRO obtenue sera la première position courante du CRO lors du calcul itératif qui suit.

· On réalise l'itération suivante jusqu'à obtention de la précision de positionnement voulu : • A l'aide de la fonction de projection on calcule la position du reflet sur chaque image pRC.

• On calcule sur chaque image la distance entre la position calculée et la position observée. Si la distance maximum entre les deux images est très inférieure à la précision de positionnement du reflet cornéen observé sur l'image, on arrête l'optimisation et on garde la position courante du CRO.

• On projette sur chaque image la position courante du CRO sur l'image pCRO. On obtient pour chaque image un vecteur de translation (pRC, pCRO) représentant le décalage entre le

CRO et le reflet cornéen.

• On translate sur chaque image le reflet cornéen observé avec (pRC, pCRO). On obtient sur chaque image la projection du CRO de la prochaine itération.

« On calcule la position 3D du CRO à l'aide des 2 projections.

La fonction de projection n'est pas limitée à une projection sur l'image, car si le point remarquable ou tout point intermédiaire peut être positionné en 3D l'optimisation peut-être faite sur une distance 3D.

Inversement, dans certaines situations la relation RPRV, PRef retenue peut donner une estimation satisfaisante de la position du point remarquable virtuel PRV en fonction de la position du point de référence PRef, par exemple la position du point remarquable virtuel PRV projetée sur l'image (image 1 ou image 2) du point remarquable virtuel PRV en fonction de la position sur cette même image du point de référence PRef associée la position du porteur par rapport à la caméra, indiquant notamment la distance du porteur par rapport à la caméra et la direction de son regard. Le point bidimensionnel PRef associé à la distance du porteur par rapport à la caméra apporte ainsi une approximation tridimensionnelle de la position de ce point de référence PRef. Les projections des points PRV obtenus avec la relation RPRV, PRef peuvent alors définir deux nouvelles droites d'observation (DO1 et DO2) respectivement pour chaque image (image 1 et image 2) la position du point remarquable virtuel PRV dans le référentiel voulu étant la position du point d'intersection ou, si ces droites ne sont pas rigoureusement sécantes, de plus grande proximité des deux droites d'observation (D01 et D02).

En utilisant une troisième prise de vue (image 3) et la mesure du centre de rotation de l'œil CRO déjà réalisée avec deux images, l'invention permet également de mesurer le rayon de l'œil. Lors de la troisième prise de vue (image 3) le sujet fixe une cible dont la position est connue ou peut être estimée par rapport à la caméra et préférablement placée de tel manière que l'angle formé par la direction du regard par rapport à l'axe entre le CRO et le centre optique de la caméra, soit sensiblement différent de ce même angle lors des deux autres prises de vues (images 1 et images 2). Une méthode possible pour calculer le rayon de l'œil est d'utiliser l'une des deux méthodes d'optimisations présentées précédemment et de l'appliquer aux trois images. Le rayon de l'œil, qui était précédemment une constante du modèle de l'œil utilisé pour la fonction de projection FPRV, devient ici un paramètre supplémentaire à optimiser.

Une variante de l'invention est de combiner plusieurs points remarquables virtuels et/ou plusieurs points de références. Une fois la position d'un PRV mesuré avec la présente invention, il peut facilement être utilisé comme un point de référence pour mesurer, à l'aide d'une autre relation (RPRV, PRef), la position d'un autre PRV, soit directement soit en combinaison avec d'autres PRef. Cette variante permet par exemple de mesurer le plan de Francfort relatif au sujet.

Afin de faciliter l'acquisition des mesures avec un équipement portatif par exemple, une solution avantageuse consiste à prendre en compte un plan morphologique remarquable, à savoir le plan de Francfort.

Le plan de Francfort est défini comme étant le plan passant par les points sous-orbitaires et le porion, le porion étant le point du crâne le plus élevé du conduit auditif.

II est communément admis que ce plan est horizontal lorsque le sujet, se tenant droit, regarde droit devant à la hauteur de ces yeux. Cette posture étant la position de référence pour les mesures de « vision de loin » il est très avantageux de pouvoir mesurer la position du plan de Francfort par rapport à un plan horizontal. En effet, avec la mesure du plan de Francfort et la position du CRO il est possible de calculer la direction du regard par rapport au verre de lunette ou la monture, pour une posture et un point de fixation donné, ce qui permet de calculer les mesures de « vision de loin », même si le sujet n'avait pas une posture de vision de loin lors de la prise de mesure. En effet, il est souvent moins précis de mesurer la position réelle du sujet en vision de loin plutôt que d'utiliser le plan de Francfort, car le sujet peut ne pas avoir une position naturelle lors de la prise de mesure. Cela se produit notamment lorsque le sujet est stressé, ou ne comprend pas bien l'importance des indications de l'opticien ou bien encore s'il est influencé par le dispositif de visée, c'est-à-dire s'il na pas une posture libre lorsqu'il regarde une LED ou lorsqu'il se regarde dans un miroir. Il revient alors à l'expertise de l'opticien de décider s'il faut retenir comme référence d'horizontalité, pour les mesures de « vision de loin », soit le port de tête mesuré, soit le plan de Francfort.

Par ailleurs, il peut être avantageux avec l'utilisation d'un dispositif économique de type portable de ne pas à avoir à contrôler l'horizontalité par rapport à la caméra. Le plan de Francfort serait alors la référence pour le port de tête en « vision de loin ».

La figure 6 représente une vue schématique d'un visage avec détermination d'une bonne approximation du plan de Francfort (APF) avec saisie d'un seul point sur l'image de trois quart(point 201), approximation définie dans les lignes ci-dessous.

Le plan du tragion 204 est perpendiculaire à l'axe passant par les centres de rotation de l'œil 203, 206 et qui passe par le bord temporal extrême des orbites oculaires 202.

Le plan de Francfort 205 est défini par les tragions 201 et le bas des orbites oculaires 202.

Le plan de Francfort à historiquement été mesuré sur des crânes en anthropologie puis sur des radiographies notamment en dentaire, où les sphères orbitales et les porions sont visibles. Afin de déterminer le plan de Francfort de façon simple sur une personne vivante, sans faire appel à la radiographie pour déterminer la position du porion, ni faire appel à la palpation pour déterminer la position du point sous-orbitaire, l'approximation APF du plan de Francfort peut être utilisée : cette approximation du plan de Francfort est définie comme le plan passant par le tragion de l'oreille, visible sur l'image de trois quart, parallèle à la droite ACRO passant par les deux CRO, et situé à une distance connue DPF de cet axe ACRO.

La distance DPF, d'environ 22 millimètres, pourra être ajustée d'abord avec les connaissances disponibles sur l'anatomie humaine puis expérimentalement de manière à optimiser les résultats de mesure. L'approximation APF du plan de Francfort est ainsi tangente au cylindre CYPF défini par l'ensemble des points étant à la distance DPF de l'axe ACRO. Ensuite on place manuellement, automatiquement ou d'une manière semi-assistée la position d'au moins un tragion sur au moins deux images du visage du sujet portant l'accessoire 5. Les points du tragion étant des points de références (visibles) et le tragion TG étant immobiles dans le repère de l'accessoire 5, il peut être positionné en 3D comme étant l'intersection des deux droites d'observation DO1 et DO2. Le plan de Francfort peut alors facilement être calculé comme étant le plan contenant le point TG et tangent au cylindre CYPF. Il sera évidemment possible d'ajuster ce modèle de calcul lors de mesure expérimentales par exemple en modifiant la valeur DPF ou en ajoutant une constante à l'inclinaison par rapport à l'horizontale du plan obtenu.

II reste un inconvénient à cette approche : il est important pour l'opticien que la prise de mesure soit rapide (pour ne pas faire patienter ses clients), simple et avec un minimum d'interventions manuelles pour minimiser les risques d'erreurs. Or sur les 2 images déjà prises pour les autres mesures, une est de face (la position de vision de loin) et pour de nombreux sujets se présentant de face les tragions ne sont pas visibles où mal positionnable. Par contre un tragion est bien visible sur la vue de 3/4. Cependant là encore le CRO permet de placer un point non visible sur l'image. En effet le porion est situé sur un plan perpendiculaire à l'axe ACRO à une distance DTG fixe dont la valeur pourra être optimisée expérimentalement mais que les connaissances sur l'anatomie humaine permettent d'estimer à 18mm. Lorsque le sujet à un port de tête relativement horizontal (plus ou moins 10° par rapport plan de Francfort), même des valeurs approximatives pour la distance DTG permettent d'avoir une mesure de l'inclinaison du plan de Francfort précise (environ au degré près ou mieux).

Lorsque le CRO n'est pas mesuré il est tout de même possible d'utiliser le centre des pupilles ou le reflet cornéen, ces derniers étant sensiblement à la même hauteur que le CRO lorsque le port de tête du sujet est proche de la position de vision de loin, c'est-à-dire lorsque le plan de Francfort est proche de l'horizontale.

Dans le cas où le CRO ou le tragion sont mal définis, il est également possible d'estimer le plan de Francfort en remplaçant le CRO ou le tragion par les coordonnées d'un autre point morphologique remarquable de l'œil ou du visage comme le point sous-nasal ou en combinant ces informations.

La figure 7 représente une vue schématique de dessus du tracé du plan du tragion 204 contenant le tragion 201 et positionné par rapport à la position du conduit auditif 207 et des orbites oculaires 202.

L'invention est adaptée pour la détermination de points remarquables de type anatomiques, tels que le centre de rotation de l'œil, le point sous-orbitale permettant de définir le plan de Francfort et le tragion lorsqu'il n'est pas visible sur les deux images. Elle est également adaptée pour la détermination de points remarquables liés à la monture et notamment les sommets des points englobant du verre correcteur

L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention a cette seule description. Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclue pas d'autres éléments et l'article indéfini « un/une » n'exclue pas une pluralité.