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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING PARAMETERS FOR SPECTACLE FITTING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/174525
Kind Code:
A1
Abstract:
Methods and devices are disclosed for determining parameters for spectacle fitting, particularly centering parameters. A depth information detection device (12) detects an item of depth information relating to a user's head (10), said depth information including a distance (14) from the head (10) to the device (12), (13). On the basis of this depth information and, if applicable, additional information such as images, an evaluation device (13) can then determine the desired parameters for fitting the spectacles, such as centering parameters.

Inventors:
BREUNINGER TOBIAS (DE)
WEGENDT HOLGER (DE)
SCHWARZ OLIVER (DE)
GROMOTKA JEREMIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/057880
Publication Date:
October 12, 2017
Filing Date:
April 03, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL VISION INT GMBH (DE)
ZEISS CARL AG (DE)
International Classes:
G02C13/00
Domestic Patent References:
WO2001084222A12001-11-08
Foreign References:
US20100220285A12010-09-02
DE102012007831A12013-10-24
US20150323310A12015-11-12
US20150055085A12015-02-26
DE102014108353A12014-12-18
EP1844363B22015-12-16
US20150323310A12015-11-12
DE102005001874A12006-09-07
US20100220285A12010-09-02
DE68928825T21999-04-01
DE102014108353A12014-12-18
Other References:
A. SHAPIRO; A. FENG; R. WANG; HAO LI; M. BOLAS; G. MEDIONI; E. SUMA: "Rapid Avatar Capture and Simulation using Commodity Depth Sensors", COMPUTER ANIMATION AND VIRTUAL WORLDS 2014, PROCEEDINGS OF THE 27TH CONFERENCE ON COMPUTER ANIMATION AND SOCIAL AGENTS, 05/2014 - CASA, 2014
RICHARD A. NEWCOMBE; DIETER FOX; STEVEN M. SEITZ: "DynamicFusion: Reconstruction and tracking of non-rigid scenes in real-time", THE IEEE CONFERENCE ON COMPUTER VISION AND PATTERN RECOGNITION (CVPR, 2015, pages 343 - 352
Attorney, Agent or Firm:
STICHT, Andreas (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68), umfassend:

Erfassen (70; 80) einer Tiefeninformation hinsichtlich eines Kopfes (10) eines Benutzers, wobei die Tiefeninformation einen Abstand (14) zwischen dem Kopf (10) des Benutzers und einer zum Erfassen benutzten Vorrichtung umfassen, und Bestimmen (72; 85) von Parametern zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63- 68) auf Basis der Tiefeninformation,

Aufnehmen (71 ; 81 ) eines 2D-Bildes des Kopfes,

wobei das Aufnehmen (71 ; 81 ) des 2D-Bildes und das Erfassen (70; 80) der

Tiefeninformation über eine gemeinsame optische Achse erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren weiter ein Bestimmen einer

Kopfposition des Kopfes (10) umfasst, wobei das Bestimmen der Parameter zur

Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis der bestimmten Kopfposition erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen der Parameter zur

Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis des aufgenommenen 2D-Bildes erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 3, umfassend ein Skalieren des 2D-Bildes auf Basis der Tiefeninformation und/oder ein Skalieren von auf Basis des 2D-Bildes bestimmter Parameter zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis der

Tiefeninformation.

Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, weiter umfassend ein Rektifizieren (84) des 2D-Bildes auf Basis der Tiefeninformation.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erfassen der Tiefeninformation (80) und/oder das Aufnehmen des 2D-Bildes (81 ) mehrmals wiederholt wird, wobei das Verfahren weiter ein Mitteln über mehrere erfasste Tiefeninformationen und/oder über mehrere aufgenommene Bilder umfasst. Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend ein Verwerfen (82) von 2D-Bildern und/oder Tiefeninformationen, welche vorbestimmte Kriterien erfüllen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend:

Darstellen eines Modells des Kopfes (10) auf Basis der Tiefeninformation, und

virtuelles Anpassen einer Brille an das Modell,

wobei die Parameter zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis des virtuellen Anpassens bestimmt werden.

Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68), umfassend:

eine Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12; 40, 41 ) zur Erfassung einer Tiefeninformation bezüglich eines Kopfes (10) eines Benutzers, wobei die

Tiefeninformation zumindest einen Abstand (14) des Kopfes (10) zu der Vorrichtung umfassen,

eine Auswerteeinrichtung (13), welche eingerichtet ist, die Parameter zur

Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis der erfassten Tiefeninformation zu bestimmen, und

eine 2D-Kamera (20) zum Aufnehmen eines Bildes zumindest eines Teils des Kopfes (10),

wobei die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12) und die 2D-Kamera (20) den Kopf (10) über eine gemeinsame optische Achse erfassen.

Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12) eine Lichtfeldkamera umfasst.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12; 40, 41 ) auf Basis von Infrarotstrahlung arbeitet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12; 40, 41 ) eingerichtet ist, ein Tiefenprofil eines interessierenden Bereichs des Kopfes (10) zu erfassen, und wobei die Auswerteeinrichtung (13) eingerichtet ist, ein dreidimensionales Modell des

interessierenden Bereichs anzuzeigen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung (12; 40, 41 ) eine auf Laufzeitmessungen und/oder Phasenmessungen und/oder Triangulation und/oder und/oder Musterprojektion und/oder Stereobildaufnahme beruhende Einrichtung umfasst.

Verfahren zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B,8), umfassend:

Erfassen (70; 80) einer Tiefeninformation hinsichtlich eines Kopfes (10) eines Benutzers, wobei die Tiefeninformation einen Abstand (14) zwischen dem Kopf (10) des Benutzers und einer zum Erfassen benutzten Vorrichtung umfassen, und Bestimmen (72; 85) von Parametern zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63- 68) auf Basis der Tiefeninformation, und

Darstellen eines Modells des Kopfes (10) auf Basis der Tiefeninformation, und virtuelles Anpassen einer Brille an das Modell,

wobei die Parameter zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis des virtuellen Anpassens bestimmt werden.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren weiter ein Bestimmen einer

Kopfposition des Kopfes (10) umfasst, wobei das Bestimmen der Parameter zur

Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis der bestimmten Kopfposition erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, weiter umfassend Aufnehmen (71 ; 81 ) eines Bildes des Kopfes (10) , wobei das Bestimmen der Parameter zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis des aufgenommen Bildes erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 16, umfassend ein Skalieren des Bildes auf Basis der

Tiefeninformation und/oder ein Skalieren von auf Basis des Bildes bestimmter Parameter zur Brillenanpassung (60A, 60B, 62A, 62B, 63-68) auf Basis der Tiefeninformation.

Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, weiter umfassend ein Rektifizieren (84) des Bildes auf Basis der Tiefeninformation.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Erfassen der Tiefeninformation (80) und/oder das Aufnehmen eines Bildes (81 )mehrmals wiederholt wird, wobei das Verfahren weiter ein Mitteln über mehrere erfasste Tiefeninformationen und/oder über mehrere aufgenommene Bilder umfasst.

20. Verfahren nach Anspruch 19, weiter umfassend ein Verwerfen (82) von Bildern und/oder Tiefeninformationen, welche vorbestimmte Kriterien erfüllen.

Description:
Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Parametern zur Brillenanpassung

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen von

Parametern zur Anpassung einer Brille an einen Kopf einer Person, insbesondere die

Bestimmung von Zentrierparametern. Derartige Zentrierparameter werden benutzt, um

Brillengläser korrekt in einer Brillenfassung anzuordnen, das heißt zu zentrieren, so dass die Brillengläser in korrekter Position relativ zu den Augen der Person getragen werden.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind beispielsweise aus der EP 1 844 363 B2 bekannt.

Bei der in dieser Druckschrift verwendeten Herangehensweise wird ein Paar von

Bildaufnahmeeinrichtungen verwendet, um Stereobilddaten von einem Kopf einer Person oder Teilen des Kopfes zu erzeugen. Aus den Stereobilddaten wird dann ein dreidimensionales Modell des Kopfes berechnet. Auf Basis des dreidimensionalen Modells können gewünschte optische Parameter bestimmt werden. Ein entsprechendes Verfahren wird ebenso beschrieben. Statt des Paares von Bildaufnahmeeinrichtungen kann in einer in dieser Druckschrift als Alternative beschriebenen Variante auch eine Musterprojektion verwendet werden.

Bei der Vorrichtung der EP 1 844 363 B2 wird die zu untersuchende Person vor der Vorrichtung positioniert, und die Bildaufnahmeeinrichtungen nehmen dann entsprechende Bilder des Kopfes oder Teilen hiervon auf. Dabei kann es zu Ungenauigkeiten hinsichtlich der Positionierung der Person kommen, d.h. die Person kann abweichend von einer gewünschten Sollposition, insbesondere einem gewünschten Sollabstand, positioniert sein. Dies kann es erschweren, genaue Abmessungen aus den mit den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen Bildern zu bestimmen, welche für die Bestimmung der Paramater benötigt werden. Zudem erfordert es die Herangehensweise der EP 1 844 363 B2, in Bildpaaren, welche von dem Paar von

Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden, korrespondierende Punkte oder

Bildbereiche zu finden. Je nach Beleuchtungsbedingungen kann es schwierig sein, dies für eine ausreichende Anzahl von Bildpunkten durchzuführen. Aus der US 2015/323310 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen unter Verwendung einer Abstandsmessung ein Pupillenabstand und ein Maßstab bestimmt werden. Eine Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung wird in dieser Druckschrift nicht behandelt.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2005 001 874 A1 sind ein Verfahren und eine

entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung bekannt, bei welcher mit einer Messeinrichtung Tiefeninformationen hinsichtlich eines Kopfes eines

Benutzers erfasst wird, wobei die Messeinrichtung den Abstand mindestens eines Auges zu einer Bildaufnahmeeinrichtung der Messeinrichtung bestimmt. Ein Parameter der

Gebrauchsstellung einer Brille oder Brillenfassung wird dann unter Berücksichtigung des ermittelten Abstandes ermittelt.

Aus der US 2010/0220285 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern zur

Brillenanpassung, insbesondere eines Pupillenabstandes, bekannt, bei welchem ein Abstand einer verwendeten Vorrichtung zu einem Patienten gemessen wird und der Pupillenabstand auf Basis des Abstandes über eine Skalierung gemessen wird.

Die DE 689 28 825 T2 zeigt ein Einspiegeln einer Beleuchtung auf eine optische Achse einer Kamera.

Eine Lichtfeldkamera ist in der DE 10 2014 108 353 A1 offenbart.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen

bereitzustellen, bei welchen eine Genauigkeit der Bestimmung von Parametern zur

Brillenanpassung, insbesondere bei ungenauer Positionierung einer zu untersuchenden Person wie oben erwähnt, verbessert wird.

Hierzu werden ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 14 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.

Gemäß einem ersten und zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung bereitgestellt, umfassend: Erfassen einer Tiefeninformation hinsichtlich eines Kopfes eines Benutzers, wobei die Tiefeninformation einen Abstand zwischen dem Kopf des Benutzers und einer zum Erfassen benutzten Vorrichtung umfasst, und Bestimmen von Parametern zur Brillenanpassung auf Basis der Tiefeninformation. Die Tiefeninformation kann auch mehrere Abstände zwischen dem Kopf und der Vorrichtung an verschiedenen Orten des Kopfes, die zur gleichen Zeit oder zu verschiedenen Zeiten erfasst werden, umfassen.

Zudem wird bei dem ersten Aspekt ein 2D-Bild (im Folgenden auch einfach als Bild bezeichnet) des Kopfes aufgenommen, wobei das Aufnehmen des 2D-Bildes und das Erfassen der

Tiefeninformation über eine gemeinsame optische Achse erfolgt.

Unter einer Brillenanpassung wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung allgemein eine Anpassung einer Brille an eine bestimmte Person, insbesondere an den Kopf der Person, verstanden. Eine derartige Brillenanpassung kann beispielsweise mit der Auswahl eines bestimmten Brillenfassungstyps, insbesondere eines bestimmten Fabrikats einer Brillenfassung, beginnen. Durch einen Experten wie einen Augenoptiker wird in der Regel überprüft, ob die Brillenfassung zu der Anatomie der Person passt (z.B. hinsichtlich Größe der Fassung, Breite des Nasenstegs, Bügellänge). Im Anschluss wird der Sitz der Fassung überprüft (z.B.

Anpassung von Nasenpads, Anpassung der Bügel an die Gesichtsgeometrie). Schließlich werden verschiedene Parameter gemessen, z.B. Pupillenabstand, Hornhautscheitelabstand, Vorneigung der Fassung, Fassungsscheibenwinkel, Durchblickshöhe. Diese Messung der vorstehend genannten verschiedenen Parametern wird als Zentriermessung oder

Brillenglaszentrierung bezeichnet. Einige der gemessenen Parameter haben Einfluss auf die Brillenglasstärke, z.B. der Hornhautscheitelabstand. Andere Parameter bestimmen, wie die Brillengläser in der Fassung positioniert werden müssen bzw. wie sie in die Fassung

eingearbeitet werden müssen, z.B. der Abstand zwischen den Pupillenmitten beim„Blick ins Unendliche" (Pupillendistanz) oder die Durchblickshöhe. Wieder andere Parameter können dazu genutzt werden, Brillengläser besonders gut verträglich und individuell für die Person zu berechnen und zu fertigen, z.B. die Vorneigung der Fassung und der Fassungsscheibenwinkel.

Unter Parametern zur Brillenanpassung sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein Angaben zu verstehen, welche für die oben beschriebene Brillenanpassung benötigt werden oder verwendbar sind. Hierzu zählen beispielsweise Abmessungen betreffend den Kopf der Person, insbesondere betreffend die Augenpartie, ein Typ der Brillenfassung und

Abmessungen der Brillenfassung sowie der Sitz der Brillenfassung im Gesicht.

Die Parameter zur Brillenanpassung können insbesondere Zentrierparameter sein, welche für die oben erläuterte Brillenglaszentrierung verwendet werden können und welche z.B.

anatomische Merkmale des Benutzers (z.B. Abstand der Augenpupillen) und eine Lage einer Brille am Kopf beschreiben. Beispiele für derartige Zentrierparameter sind in der DIN ISO 13666, Ausgabe 2013-10, beschrieben, nämlich beispielweise monokularer Pupillenabstand oder Pupillenabstand. Der monokulare Pupillenabstand ist dabei der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Pupille und der Mittellinie der Nase der Person oder der Brücke der

Brillenfassung für den Fall, dass das Auge in Primärstellung ist. Die Primärstellung entspricht der Stellung der Augen bei gerader Kopf- und Körperhaltung und geradeaus gerichtetem Blick. Die Parameter zur Brillenanpassung können auch Abmessungen einer Brillenfassung umfassen. Die Parameter zur Brillenanpassung können auf Basis einer realen Brillenfassung, die die Person trägt, oder auch auf Basis einer virtuellen Brillenfassung, die einem Modell eines Kopfes, welches auf Basis der Tiefeninformation erstellt wird, angepasst wird, bestimmt werden. In diesem Fall der Verwendung einer virtuellen Brillenfassung können die Parameter zur

Brillenanpassung auch einen Typ einer ausgewählten Brillenfassung oder Parameter, die die ausgewählte Brillenfassung, z.B. Maße derselben, beschreiben, umfassen.

Durch die Bestimmung eines Abstandes zwischen der Tiefeninformationserfassungseinrichtung und dem Kopf der zu untersuchenden Person können ungenaue Positionierungen der zu untersuchenden Person, d.h. Positionierungen, die von einer gewünschten Sollposition abweichen, bei der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung ausgeglichen werden.

Das Verfahren kann weiter ein Bestimmen einer aktuellen Kopfposition (Ist-Kopfposition), insbesondere auf Basis der Tiefeninformation umfassen, z.B. verglichen mit einer Soll- Kopfposition. Die Kopfposition kann dabei die Position des Kopfes im Raum sowie seine Ausrichtung (z.B. Neigung, Blickrichtung) umfassen. Die Kopfposition kann dabei beispielsweise eine seitliche Kopfdrehung (d.h. um die Körperachse der Person), eine Kopfposition in axialer Richtung (relativ zur Messvorrichtung) eine seitliche Kopfneigung (d.h. in Richtung einer Schulter) oder eine Kopfneigung entlang der Körperachse (d.h. nach vorne oder nach hinten) umfassen, wobei die Kopfposition relativ zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung, z.B zu der Tiefeninformationserfassungseinrichtung, bestimmt werden kann. Kopfpositionen relativ zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind beispielsweise für die richtige Anordnung der Person vor der erfindungsgemäßen Vorrichtung relevant (z.B. innerhalb des Messvolumens). Die

Kopfneigung (entlang der Körperachse) hat einen starken Einfluss auf die Messung der

Durchblickshöhe. Eine Berücksichtigung ist daher für die Brillenglaszentrierung relevant und kann ggf. zur nachträglichen Korrektur der Durchblickshöhe verwendet werden. Das Bestimmen der Parameter zur Brillenanpassung erfolgt auf Basis der bestimmten Ist-Kopfposition. Auf diese Weise können z.B. Abweichungen von der Soll-Kopfposition und/oder Kopfposition (z.B. in axialer Richtung) relativ zu einer verwendeten Vorrichtung bei der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung berücksichtigt werden. Die Ist-Kopfposition kann dabei wie oben bereits beschrieben eine seitliche Neigung des Kopfes oder eine Neigung des Kopfes nach vorne oder hinten umfassen. Dies ist besonders relevant, wenn die natürliche, habituelle Kopfhaltung der Person zum Zeitpunkt der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung berücksichtigt werden soll, da die Neigung des Kopfes die Bestimmung mancher Parameter zur

Brillenanpassung, z.B. die Bestimmung einer Fassungsvorneigung oder die Bestimmung einer Durchblickhöhe, beeinflussen kann. Hierzu kann die Person aufgefordert werden, die natürliche Kopfhaltung einzunehmen, welche dann als Ist-Kopfposition erfasst wird. Diese erfasste Ist- Kopfposition wird dann zur Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung herangezogen. So können die Parameter zur Brillenanpassung passend für die natürliche Kopfposition bestimmt werden.

Beispielsweise kann hierzu aus der Tiefeninformation zumindest ein grobes 3D-Modell des Kopfes erstellt werden, aus welchem die Kopfhaltung und Kopfposition des Benutzers ersichtlich ist. Hierdurch kann dem Benutzer eine Rückmeldung hinsichtlich der Positionierung des Kopfes gegeben werden, beispielsweise kann der Benutzer angewiesen werden, den Kopf für eine Messung anders zu platzieren, beispielsweise wenn relevante Teile des Kopfes nicht erfasst werden können. Zudem kann auch festgestellt werden, wenn sich die Kopfhaltung von einer vorher festgestellten habituellen Kopfhaltung des Benutzers unterscheidet oder wenn nicht eine für eine Messung gewünschte Nullblickrichtung oder Hauptblickrichtung vorliegt. Somit kann der Kopf des Benutzers möglichst optimal im Messbereich der Vorrichtung positioniert werden.

Das Bestimmen der Parameter zur Brillenanpassung kann dann auf Basis des aufgenommenen Bildes des Kopfes erfolgen. Die Person kann beim Aufnehmen des Bildes eine Brillenfassung ohne Brillengläser oder mit Stützscheiben (einfache Kunststoff Scheiben ohne optische

Wirkung), oder eine Brille mit Brillengläsern (Gläser mit optischer Korrekturwirkung) oder auch keine Brillenfassung tragen. Derartige Stützscheiben sind beispielsweise manchmal in neuen Brillenfassungen in einem Augenoptikergeschäft eingebaut. Im letzten Fall kann das Verfahren dann die dreidimensionale Topographie des Gesichts messen und anatomische Parameter (z.B. den Abstand der Pupillen) als die Parameter bestimmen, die dann zur Brillenanpassung verwendet werden können. Indem die dreidimensionale Topographie herangezogen wird, können derartige Parameter insbesondere unabhängig von der Kopfposition bestimmt werden.

Durch die Aufnahme des Bildes können weitere Informationen zusätzlich zu der

Tiefeninformation zur Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung herangezogen werden, beispielsweise aus dem Bild entnommene Abmessungen des Kopfes der Person. Dabei kann das Verfahren ein Skalieren des aufgenommenen Bildes auf Basis der Tiefeninformation und/oder ein Skalieren von auf Basis des Bilds bestimmter Parameter zur Brillenanpassung auf Basis der Tiefeninformation umfassen. Durch die Skalierung des aufgenommenen Bildes auf Basis der Tiefeninformation kann eine genauere Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung erreicht werden, da so das aufgenommene Bild Abmessungen korrekt wiedergeben kann und diese Abmessungen dem Bild entnommen werden können.

Das Verfahren kann weiter ein Rektifizieren des aufgenommenen Bildes auf Basis der

Tiefeninformation umfassen. Ein Rektifizieren ist dabei als Ausrichten und/oder Entzerrendes aufgenommenen Bildes zu verstehen, so dass z.B. auch bei schräger Kopfstellung, die zu Verzerrungen in dem Bild führt, aus dem rektifizierten Bild korrekte Parameter zur

Brillenanpassung entnommen werden. Das Erfassen der Tiefeninformation und/oder das Aufnehmen eines Bildes kann mehrmals wiederholt werden, wobei das Verfahren weiter eine Kombination der jeweiligen erzeugten Tiefeninformationen und/oder Bilder umfasst, z.B. durch eine zeitliche Mittelung. . Ein hierfür geeignetes Verfahren ist beispielsweise in „Rapid Avatar Capture and Simulation using

Commodity Depth Sensors"; A. Shapiro, A. Feng, R. Wang, Hao Li, M. Bolas, G. Medioni, E. Suma in Computer Animation and Virtual Worlds 2014, Proceedings of the 27th Conference on Computer Animation and Social Agents, 05/2014 - CASA 2014 beschrieben.

Durch eine derartige Mittelung kann die Genauigkeit der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung erhöht werden. Mehrere Tiefeninformationen und/oder mehrere Bilder können jedoch auch anders als mit Mittelung kombiniert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen.

Beispielsweise kann dieses Kombinieren ein zeitliches Anpassen einer Funktion (oder mehrerer Funktionen; im Englischen als„Fit" bezeichnet), z.B. ein Anpassen einer Polynomfunktion oder anderen geeigneten Funktion, oder auch ein kombiniertes räumliches und zeitliches Anpassen der Funktion, z.B. von Polynom- und Splinefunktionen, erfolgen. Bei einem zeitlichen Anpassen der Funktion erfolgt eine Anpassung über mehrere zeitlich aufeinanderfolgend aufgenommene Tiefeninformationen oder Bilder, bei einem kombinierten räumlichen und zeitlichen Anpassen zudem räumlich über die Bilder oder die Tiefeninformation (z.B: über verschiedene Teile des erfassten Gesichts hinweg). Dabei werden ein oder mehrere entsprechende Funktionen so an die Tiefeninformationen und/oder Bilder angepasst, z.B. durch Anpassung von Koeffizienten der Funktion (z.B. Polynomialkoeffizienten bei einer Polynomialfunktion), dass die Funktion möglichst nahe an den Tiefeninformationen und/oder Bildern liegt. Weitere

Verarbeitungsschritte können dann auf Basis der Funktion oder der Funktionen erfolgen.

Das Kombinieren der Bilder oder Tiefeninformationen, z.B. durch Mittelung oder Anpassen einer Funktion, kann unter Verwendung eines rigiden Registrierungsverfahrens (d. h. eines Verfahrens, welches nur Rotationen und Translationen benutzt) geschehen, um verschiedene Tiefeninformationen und/oder aufgenommene Bilder zur Deckung zu bringen. Dabei werden sich auf denselben Teil des Kopfes beziehende Teile, z.B. Messdaten, der Tiefeninformation oder sich auf denselben Teil des Kopfes beziehende Teile der Bilder zur Deckung gebracht. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn sich der Kopf zwischen den einzelnen Messungen bewegt. Es können jedoch auch nicht-rigide Verfahren (d.h. Verfahren, welche auch andere Operationen wie Verzerrungen benutzen) ganz oder für manche Teile der Tiefeninformationen und/oder Bilder verwendet werden, z.B. um Bewegungen wie Augenlidbewegungen zu berücksichtigen, beispielsweise das Dynamic-Fusion-Verfahren (beschrieben beispielsweise in „DynamicFusion: Reconstruction and tracking of non-rigid scenes in real-time", Richard A.

Newcombe, Dieter Fox, Steven M. Seitz; The IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2015, pp. 343-352).

Bevorzugt werden derartige nicht-rigide Verfahren nur für Bereiche des Gesichts verwendet, welche entweder nicht für die spätere Bestimmung von Parametern relevant sind oder sich schnell bewegen können. Die beiden oben erwähnten Typen von Registrierverfahren, um die verschiedenen Messungen (Tiefeninformation und/oder Bilder) zur Deckung zu bringen, können unabhängig voneinander oder in Kombination ausgeführt werden. Dabei kann das Verfahren weiter ein Verwerfen von Bildern und/oder Tiefeninformationen, welche vorbestimmte Kriterien erfüllen, umfassen. Diese Kriterien können beispielsweise ein Vorliegen einer zur Messung ungeeigneten Kopfhaltung, z.B. derart, dass interessierende Teile wie Augen, nicht sichtbar sind, oder ein Vorliegen eines geschlossenen Augenlids umfassen. Hierdurch können zur Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung weniger geeignete Bilder und/oder Tiefeninformationen (z.B. Bilder, bei denen ein Augenlid geschlossen ist) verworfen werden.

Das Verfahren des ersten Aspekts kann weiter umfassen, das Verfahren des zweiten Aspekts umfasst weiter: Darstellen eines Modells des Kopfes auf Basis der Tiefeninformation, und virtuelles Anpassen einer Brille an das Modell, wobei die Parameter zur Brillenanpassung auf Basis des virtuellen Anpassens bestimmt werden. In einem derartigen Fall ist es bevorzugt, dass die Person beim Erfassen der Tiefeninformation und ggfs. der Bilder keine Brille trägt, sodass ein Modell des Kopfes ohne Brille einfacher erstellt werden kann. An diesem Modell können dann verschiedene Brillenfassungen virtuell, d.h. ebenfalls als Modelle z.B. auf einer Anzeige, angepasst werden. Aus dem virtuellen Anpassen können dann die Parameter zur Brillenanpassung bestimmt werden, z.B. ein Typ der dann real zu verwendenden Brille, Abmessungen der dann real zu verwendenden Brille und/oder Zentrierparameter hierfür.

Es kann hier also die erfasste Tiefeninformation, gegebenenfalls zusammen mit

aufgenommenen Bildern, auch als 3D-Modell des Kopfes auf einer Anzeige angezeigt werden. In anderen Worten, kann in diesem Fall ein 3D-Modell des Kopfes bei entsprechender

Wiederholrate der Tiefeninformationserfassungseinrichtung in Echtzeit angezeigt werden, was einem virtuellen Spiegel entspricht. Dieses 3D-Modell kann dann mit verschiedenen virtuellen Brillenfassungen kombiniert werden, um der Person einen ersten Eindruck der optischen Wirkung verschiedener Brillenfassungen zu geben. Es kann dann eine der Brillenfassungen ausgewählt werden. Der Typ dieser Brillenfassung kann ebenso als Parameter zur

Brillenanpassung angesehen werden. Auch ist es möglich, bei einer derartigen Anpassung einer virtuellen Brillenfassung Parameter zur Brillenanpassung, die dann zur Anpassung einer realen Brille verwendet werden, zu bestimmen, und welche Abmessungen der Brillenfassung beschreiben. Dies kann beispielsweise durch Variieren derartiger Parameter, bis eine optimale Anpassung erreicht ist, geschehen. Beispiele für derartige Parameter sind z.B. Scheibenbreite, Scheibenhöhe und Brückenweite der Brillenfassung. So kann beispielsweise der Brillensteg an die Form des Nasenrückens im 3D-Modell angepasst werden.

An einer derartigen ausgewählten virtuellen Brillenfassung auf dem 3D-Modell des Kopfes können dann ebenso Zentrierparameter bestimmt werden. In anderen Worten können mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Zentrierparameter mit realen

Brillenfassungen (welche bei den Messungen von der Person getragen werden) oder auch mit virtuellen Brillenfassungen (welche einem 3D-Modell des Kopfes angepasst werden) vorgenommen werden.

Es wird zudem ein Computerprogramm mit einem Programmcode bereitgestellt, der, wenn er auf einem Prozessor ausgeführt wird, bewirkt, dass der Prozessor eines der oben

beschriebenen Verfahren ausführt und/oder dessen Ausführung steuert. Das

Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein. Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern zur Brillenanpassung bereitgestellt, umfassend eine Tiefeninformationserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Tiefeninformation bezüglich eines Kopfes eines Benutzers, wobei die

Tiefeninformation zumindest einen Abstand des Kopfes zu der Vorrichtung umfasst, und eine Auswerteeinrichtung, welche eingerichtet ist, Parameter zur Brillenanpassung auf Basis der erfassten Tiefeninformation zu bestimmen.

Durch die Bestimmung eines Abstandes zwischen der Tiefeninformationserfassungseinrichtung und dem Kopf der zu untersuchenden Person können Positionierungen der zu untersuchenden Person, die von einer Sollposition oder bevorzugten Position abweichen, bei der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung ausgeglichen werden.

Die Tiefeninformationserfassungseinrichtung kann eine Lichtfeldkamera umfassen. Eine derartige Lichtfeldkamera wird auch als plenoptische Kamera bezeichnet.

Lichtfeldkameras erfassen, in gewisser Weise ähnlich wie holographische Aufnahmesysteme, das sogenannte Lichtfeld einer Szenerie. Dabei werden nicht nur Intensitätsinformationen aufgenommen wie bei einer herkömmlichen Kamera, sondern zusätzliche Informationen über die Richtung, aus der ein jeweiliger Lichtstrahl kommt. Das aufgenommene Signal (welches beispielsweise mit einem herkömmlichen Bildsensor aufgezeichnet wird) enthält hierdurch bei einer Lichtfeldkamera sowohl Bildinformationen als auch eine Tiefeninformation, die aus den Intensitätsinformationen und den Informationen über die Richtung der Lichtstrahlen erhalten werden. Hierdurch kann ein aufgenommenes Objekt wie beispielsweise der Kopf der Person zumindest bis zu einem gewissen Grad (abhängig von der Implementierung der

Lichtfeldkamera) dreidimensional rekonstruiert werden, und Abstände zwischen dem Kopf und der Lichtfeldkamera werden erfasst. Mit einer derartigen Lichtfeldkamera kann also

beispielsweise die Funktionalität der Tiefeninformationserfassungseinrichtung und die

Funktionalität einer Kamera kombiniert werden. Hierdurch ist ein entsprechend kompakter Aufbau möglich.

Bei manchen Ausführungsformen derartiger Lichtfeldkameras wird eine

Multimikrolinsenanordnung verwendet, welche in einer definierten Ebene vor einem Bildsensor angebracht ist. Die einzelnen Linsen der Mikrolinsenanordnung erzeugen unterschiedliche Bildinformationen auf dem Bildsensor. Aus der gesamten Bildinformation auf dem Bildsensor kann das Lichtfeld rekonstruiert werden. Die Tiefeninformationserfassungseinrichtung kann eingerichtet sein, ein Tiefenprofil eines interessierenden Bereichs des Kopfes zu erfassen. Unter Tiefenprofil versteht man eine Angabe eines Abstands von Punkten des interessierenden Bereichs von einer Referenzfläche (z.B. durch die Tiefeninformationserfassungseinrichtung definiert) in Abhängigkeit von einer Position in einer Ebene parallel zur Referenzfläche, beispielsweise einer Position in einem

aufgenommenen 2D-Bild. Auf Basis des Tiefenprofils kann die Auswerteeinrichtung ein Modell des interessierenden Bereichs gleichsam als virtuellen Spiegel anzeigen, was z.B. eine virtuelle Anpassung von Brillen ermöglichen kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Benutzer zum Zeitpunkt der Erzeugung der Tiefeninformation und Bildinformation entweder eine

Brillenfassung tragen kann, oder keine Brillenfassung tragen kann. Für die virtuelle Anpassung von Brillenfassungen ist es vorteilhaft, wenn der Anwender bei der Aufnahme keine

Brillenfassung trägt.

Die Tiefeninformationserfassungseinrichtung kann auf Basis von Infrarotstrahlung arbeiten. Hierdurch wird ein Benutzer durch die Messung nicht gestört. Beispielsweise kann ein kamerabasierter Infrarottiefensensor, bei welchem ein Infrarotmuster von einem

Projektionssystem erzeugt wird und durch Aufnahme der so beleuchteten Szenerie mit einer Infrarotkamera die Tiefe der Objekte in der Szenerie gemittelt werden, also beispielsweise ein Tiefenprofil des Kopfes erstellt werden kann. Derartige Tiefensensoren sind kommerziell erhältlich. Sie erlauben vergleichsweise hohe Bildwiederholraten, beispielsweise von 30 Hz oder 60 Hz.

Statt Infrarotmustern können auch Muster im sichtbaren Lichtbereich verwendet werden.

Derartige Verfahren sind auch unter dem Begriff Streifen projektion bekannt. Dabei werden verschiedene Bildmuster und/oder Bildsequenzen auf eine Oberfläche (in diesem Fall auf den Kopf) projiziert und ein Bild des Objekts mit einer Kamera (die die oben erwähnte 2D-Kamera sein kann oder von dieser verschieden sein kann) aufgenommen. Die Kamera steht dabei unter einem definierten Winkel zum Projektionssystem. Durch die dreidimensionale Oberfläche des Messobjekts, hier des Kopfes, und die Triangulationsbasis (das heißt Abstand zwischen dem Projektor und der Kamera) sehen die auf dem Bildsensor der Kamera abgebildeten Muster verändert oder deformiert aus, woraus wiederum die Tiefeninformation und die Topographie der beleuchteten Oberfläche ermittelt werden kann. Insbesondere kann so auch der Abstand des Kopfes von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung ermittelt werden. Die Verwendung von Infrarotlicht wie oben beschrieben ist jedoch bevorzugt, da in diesem Fall eine normale

Bildaufnahme nicht gestört wird und beispielsweise der Benutzer auch nicht durch die

Lichtmuster irritiert wird. Die Tiefeninformationserfassungseinrichtung kann einen Laufzeitsensor umfassen, über welchen der Abstand über eine Laufzeit eines Signals bestimmt wird, wobei die Laufzeit direkt oder in Form einer Phasenverschiebung gemessen werden kann.

Bei derartigen Laufzeitsensoren wird im Wesentlichen ein Signal von der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung zu dem Kopf geschickt und ein von dem Kopf reflektiertes Signal erfasst. Aus der Laufzeit des Signals zu und von dem Kopf und der Geschwindigkeit des Signals kann dann der Abstand ermittelt werden, wobei dies

beispielsweise durch ein scannendes Verfahren auch an einer Vielzahl von Punkten erfolgen kann. Statt die Laufzeit direkt zu messen, wird häufig - insbesondere wenn Lichtpulse als Signal verwendet werden - eine Phasendifferenz zwischen einer Modulation des reflektierten Strahls und einer entsprechenden Modulation des von dem gesendeten Strahl abgeleiteten Referenzstrahl bestimmt.

Statt Lichtpulsen können jedoch auch andere Arten von Signalen, beispielsweise

Ultraschallsignale, verwendet werden.

Besonders bevorzugt werden Laufzeitsensoren verwendet, welche sogenannte

Laufzeitkameras mit lateral auflösenden Tiefensensoren verwendet. Beispiele für geeignete

Sensoren für derartige Laufzeitkameras sind Fotomischdetektorsensoren (PMD-Sensoren; vom Englischen„Photonic Mixing Device"). Diese Sensoren benutzen ein moduliertes Lichtsignal, beispielsweise Infrarotlicht, um den Kopf zu beleuchten, und erfassen das reflektierte Licht mit dem PMD-Sensor, welcher ebenfalls an eine zur Modulation verwendete Modulationsquelle gekoppelt ist. Hier wird also die Laufzeit indirekt über eine Phasenverschiebung gemessen.

Mit entsprechenden Laufzeitsensoren können dabei Objekte wie der Kopf mit einer hohen Bildwiederholrate von beispielsweise im Bereich von 30 bis 60 Hz und hoher Auflösung abgetastet werden, so dass Tiefeninformationen mit Bildwiederholraten vergleichbar einer Videorate zur Verfügung gestellt werden können. Dabei kann ein gesamtes Tiefenprofil des Kopfes erstellt werden.

Durch derartige Laufzeitsensoren ist es also möglich Tiefeninformation mit einer hohen Wiederholrate und/oder einer hohen Genauigkeit zu bestimmen. Auch eine robuste Erfassung der Tiefeninformation, weitgehend unabhängig von Raumbeleuchtung etc. kann damit realisiert werden, da z.B. keine korrespondierenden Punkte in Stereobildpaaren gefunden werden müssen.

Eine weitere Art von Tiefeninformationserfassungseinrichtungen, welche bei

Ausführungsbeispielen verwendet werden können, verwendet eine Abstandsmessung mittels optischer Triangulation, beispielsweise Lasertriangulation. Das Prinzip der optischen

Triangulation beruht darauf, dass ein Lichtfleck auf dem zu messenden Objekt (in dem vorliegenden Fall dem Kopf oder ein Teil hiervon) mit einem Laser, einer Leuchtdiode (LED) oder einen anderen Lichtquelle erzeugt wird. Dies kann im sichtbaren Bereich oder auch im Infrarotbereich geschehen. Der Lichtfleck wird über eine Kamera, zum Beispiel einen CCD- Kamera (Charge Coupled Device), eine CMOS-Kamera oder eine Zeilenkamera, abgebildet. Die Lichtquelle und die Kamera stehen in einem definierten Winkel zueinander Aufgrund der trigonometrischen Zusammenhänge kann aus der Verschiebung des abgebildeten Lichtflecks auf dem Sensor, das heißt der Lage des Lichtflecks auf dem Sensor, die Entfernung zu dem zu messenden Objekt ermittelt werden. Insbesondere verschiebt sich der Lichtfleck in dem Bild mit zunehmender Entfernung zum zu messenden Objekt in einer Richtung von der Lichtquelle zu der Kamera, da aufgrund des Winkels zwischen Lichtquelle und Kamera das Licht mit zunehmender Entfernung auch eine größere Wegstrecke in Richtung der Kamera zurücklegt. Eine derartige Messung kann auch zeilenweise erfolgen. Hierzu wird beispielsweise eine Laserlinie auf den Kopf projiziert. Aus einem Kamerabild der Laserlinie kann dann die

Tiefeninformation entlang der Laserlinie insbesondere auf Basis von Verschiebungen senkrecht zur Richtung der Laserlinie übermittelt werden. Somit kann die Topographie des Kopfes entlang der Linie bestimmt werden. Mit einem scannenden System, bei welchem die Laserlinie über den Kopf fährt, kann dann der gesamte Kopf bzw. ein interessierender Teil hiervon, beispielsweise eine Augenpartie inklusive einer Brille, vermessen werden.

Dabei ist insbesondere bei Verwendung einer Laserlichtquelle darauf zu achten, dass die Augen der zu untersuchenden Person durch den Laser nicht geschädigt werden können.

Insbesondere ist die Intensität des Lasers hinreichend niedrig zu wählen. Hier ist Infrarotlicht bevorzugt.

Eine Kamera für eine derartige optische Abstandsmessung mittels Triangulation kann eine von einer ggfs. zur Bildaufnahme zusätzlich vorhandenen 2D-Kamera, getrennte Kamera sein. Es kann auch eine einzige Kameraeinrichtung verwendet werden, die beispielsweise bei

Verwendung von sichtbarem Licht Bereiche außerhalb der oben erwähnten Laserlinie oder anderen Lichtlinien zur Bildaufnahme verwenden kann und gleichzeitig die Laserlinie aufnehmen kann, oder bei Verwendung von Infrarotlicht beispielsweise mittels eines

schaltbaren Filters periodisch zwischen der Messung von Tiefeninformation und der Aufnahme eines Bildes umschaltbar sein kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird gar keine

Bildaufnahme mit einer 2D-Kamera durchgeführt, sondern es wird lediglich beispielsweise mit einem scannenden System wie oben beschrieben, bei welchem eine Laserlinie über den Kopf gefahren wird, ein gesamtes Tiefenprofil und somit die Topographie des Kopfes ermittelt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Tiefeninformation auch durch ein

Stereokameraverfahren mittels Triangulation bestimmt werden. Im Gegensatz zu der eingangs erläuterten EP 1 844 363 B2 wird hier ein Paar von Kameras nicht nur zur Bestimmung eines 3D-Models genutzt, sondern es wird auch explizit ein Abstand von dem Kopf zu den

Stereokameras bestimmt. Dabei werden zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander oder mehrere unter mehreren vorgegebenen Winkeln zueinander angeordnete Kameras verwendet.

Bei einer Verwendung von zwei Kameras, also z.B. eines Stereokamerasystems, wird die Tiefenbestimmung eines Objektpunkts über eine Bestimmung der Parallaxe des jeweiligen Objektpunkts in den zwei Kamerabildern vorgenommen, das heißt eine Verschiebung von Objektpunkten zwischen den Kamerabildern. Der Fehler einer derartigen Tiefenmessung ist proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen den Kameras und dem Kopf und umgekehrt proportional zu der Stereobasis, das heißt dem Abstand beider Kameras. Somit muss hier die Stereobasis ausreichend groß genug werden, um für typische Abstände im Betrieb der

Vorrichtung eine hinreichende Genauigkeit zu erzielen, um die Tiefeninformation zu erhalten. „Hinreichende Genauigkeit" bedeutet dabei insbesondere, dass die Parameter zur

Brillenanpassung mit einer für die Brillenanpassung gewünschten oder benötigten Genauigkeit bestimmt werden können.

Da bei dieser Herangehensweise korrespondierende Punkte oder Bereiche in den beiden Bildaufnahmen identifiziert werden müssen, muss der zu untersuchende Bereich des Kopfes ausreichend Struktur (insbesondere Linien oder Kanten) aufweisen, um eine derartige

Korrespondenz mit einem hierzu verwendeten Verfahren identifizieren zu können. Objekte, bei denen dieses üblicherweise gut geht, sind Augen, Augenbrauen, Nase und andere markante Gesichtsmerkmale. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann zudem noch eine Struktur auf den Kopf projiziert werden, beispielsweise binäre Muster, Linien, Punkte etc., um die

Identifizierung korrespondierender Bereich zu erleichtern. Bei Implementierung der Tiefeninformationserfassungseinrichtung z.B. als Laufzeitsensor oder als Lichtfeldkamera ist jedoch ein kompakterer Aufbau als beispielsweise mit einem

Stereokamerasystem möglich, da kein Winkel zwischen zwei Kameras bereitgestellt werden muss. Somit sind Laufzeitsensoren, Lichtfeldkameras und dergleichen als

Tiefeninformationserfassungseinrichtungen in Fällen, in denen es auf einen kompakten Aufbau ankommt, gegenüber einem Stereokamerasystem bevorzugt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Arten von

Tiefeninformationserfassungseinrichtungen beschränkt. Es können auch

Tiefeninformationserfassungseinrichtungen mit anderen Tiefensensoren verwendet werden, beispielsweise wie bereits erwähnt Ultraschalltiefensensoren, Tiefensensoren, welche eine Tiefenmessung mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) durchführen, konfokale Sensoren oder chromatisch konfokale Sensoren. Insgesamt kann jeder herkömmliche Tiefensensor verwendet werden, der eine Tiefeninformation hinsichtlich des Kopfes, insbesondere hinsichtlich der Augenpartie und der Brille, hinreichend genau erfassen kann und dabei keine Gefahr für die Augen des Benutzers (beispielsweise durch zu intensive Strahlung) darstellt. „Hinreichend genau" bedeutet wiederum, dass letztendlich die Parameter zur Brillenanpassung mit einer zur Brillenanpassung gewünschten oder benötigten Genauigkeit bestimmt werden können.

Die Vorrichtung umfasst weiter zusätzlich zu der Tiefeninformationserfassungseinrichtung auch eine 2D-Kamera , d.h. eine (herkömmliche) Kamera zum Aufnehmen zweidimensionaler Bilder mittels eines Bildsensors, zum Aufnehmen eines Bildes zumindest eines Teils des Kopfes. Hierdurch stehen zusätzliche Informationen zur Bestimmung der Parameter zur

Brillenanpassung zur Verfügung, beispielsweise aus dem Bild entnommene Abmessungen des Kopfes der Person.

Die Auswerteeinrichtung kann dabei zum Skalieren der Bilder auf Basis der Tiefeninformation und/oder zum Skalieren von auf Basis der Bilder bestimmter Parameter zur Brillenanpassung auf Basis der Tiefeninformation wie bereits oben erläutert eingerichtet sein.

Die Auswerteeinrichtung kann zudem zum Rektifizieren der Bilder auf Basis der

Tiefeninformation eingerichtet sein, wie oben bereits erläutert. Die Vorrichtung ist derart eingerichtet, dass die Tiefeninformationserfassungseinrichtung und die 2D-Kamera den Kopf über eine gemeinsame optische Achse erfassen. Die optische Achse entspricht dabei bei der Tiefeninformationserfassungseinrichtung einer Achse, auf der die Tiefeninformation erfasst wird, also gleichsam einer„Blickrichtung" der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung. Benutzt die Tiefeninformationserfassungseinrichtung eine abbildende Optik, so entspricht die optische Achse der optischen Achse dieser abbildenden Optik, üblicherweise einer geraden Verbindungslinie aller Krümmungsmittelpunkte von brechenden oder spiegelnden Flächen der abbildenden Optik. Lichtstrahlen auf der optischen Achse gehen ohne Ablenkung durch die abbildende Optik hindurch. Bei der 2D- Kamera entspricht die optische Achse der optischen Achse des Objektivs der 2D-Kamera, entsprechend der obigen Erläuterung für eine abbildende Optik.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann zum Vereinigen und Trennen der optischen Achsen von Tiefeninformationserfassungseinrichtung und 2D-Kamera ein Strahlteiler verwendet werden. Der Strahlteiler kann ein wellenlängenselektiver Strahlteiler sein. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise die 2D-Kamera sichtbares Licht aufnehmen, während die Tiefeninformationserfassungseinrichtung auf Basis von Infrarotstrahlung arbeitet. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Strahlteiler nicht wellenlängenselektiv, und die 2D- Kamera und die Tiefeninformationserfassungseinrichtung benutzen zumindest teilweise einen gleichen Teil des Spektrums. Durch eine derartige Anordnung kann eine kompaktere

Vorrichtung als bei einer Stereokamera oder dergleichen erreicht werden, da kein

entsprechender Winkel beispielsweise zwischen Bildaufnahmeeinrichtungen bereitgestellt werden muss. Zudem werden Tiefeninformation und Bildinformation der Kamera aus derselben Richtung aufgenommen, wodurch eine perspektivische Korrektur der Tiefeninformation relativ zu den Bilddaten entfallen kann.

Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Tiefeninformation eine

Kopfposition des Kopfes zu bestimmen, wobei das Bestimmen der Parameter zur

Brillenanpassung auf Basis der bestimmten Kopfposition erfolgt.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, das Erfassen der Tiefeninformation durch die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung und/oder das Aufnehmen der Bilder mit der 2D- Kamera mehrmals zu wiederholen, wobei die Auswerteeinrichtung dann zum Kombinieren mehrerer erfasster Tiefeninformationen und/oder mehrerer aufgenommener Bilder, z.B. in Form einer Mittelung wie oben beschrieben, eingerichtet ist. Die Auswerteeinrichtung kann weiter zum Verwerfen von Bildern und/oder Tiefeninformationen, welche vorbestimmte Kriterien erfüllen, eingerichtet sein.

Die Auswerteeinrichtung kann weiter eingerichtet sein, ein Modell des Kopfes auf Basis der Tiefeninformationen z.B. auf einer Anzeige darzustellen, und ein virtuelles Anpassen einer Brille an das Modell zu ermöglichen, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, die Parameter zur Brillenanpassung auf Basis des virtuellen Anpassens zu bestimmen.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß eines weiteren

Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß eines weiteren

Ausführungsbeispiels, Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von in den Ausführungsbeispielen einsetzbaren Tiefensensoren,

Fig. 5 eine Darstellung eines Schnitts durch ein Tiefenprofil, wie es bei manchen

Ausführungsbeispielen erzeugbar ist,

Fig. 6A-6F Darstellungen zur Erläuterung von Parametern zur Brillenanpassung,

Fig. 7 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß eines

Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, und

Figuren 9 und 10 Darstellungen zur Erläuterung einer Rektifizierung, wie sie bei manchen Ausführungsbeispielen durchgeführt wird. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern zur Anpassung einer Brille (d.h. Parameter, welche zur Anpassung einer Brille an einen Kopf einer Person herangezogen werden können) gemäß einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die Vorrichtung der Fig. 1 umfasst eine Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 zum Bestimmen einer Tiefeninformation bezüglich eines Kopfes 10 eines Benutzers, insbesondere zur Bestimmung einer Tiefeninformation hinsichtlich einer Augenpartie, das heißt eines Bereichs um die Augen des Benutzers, hiervon. Der Benutzer in Fig. 1 trägt dabei eine Brille 1 1 , bezüglich der ebenfalls eine Tiefeninformation bestimmt werden kann.

Eine Tiefeninformation im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst dabei zumindest eine Information hinsichtlich eines Abstandes des Benutzers, insbesondere des Kopfes 10 des Benutzers und/oder der von dem Benutzer getragenen Brille 1 1 , zu der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12. Beispielsweise kann als Abstand die Länge der strichpunktierten Linie 14 der Fig. 1 bestimmt werden. Es können Abstände jedoch auch zu anderen und/oder mehreren Stellen des Kopfes 10 gemessen werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dabei gleichsam eine Tiefenkarte erstellt, beispielsweise indem der oben beschriebene Abstand für eine Vielzahl von Punkten des Kopfes 10, insbesondere der Augenpartie, und/oder eine Vielzahl von Punkten der Brille 1 1 bestimmt wird. Durch die von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 bereitgestellte Tiefeninformation liegt also eine Information über einen derartigen Abstand vor. Diese Information kann im Folgenden benutzt werden, um unabhängig von der genauen Position des Kopfes 10 Parameter zur Anpassung der Brille 1 1 an den Kopf 10 des Benutzers, beispielsweise zur Zentrierung von Brillengläsern, zu bestimmen. Beispiele für geeigneter Tiefeninformationserfassungseinrichtungen sowie für zu bestimmende Parameter werden später noch näher erläutert.

Die Vorrichtung der Fig. 1 umfasst weiter eine Auswerteeinrichtung 13, welche die

Tiefeninformation von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 empfängt und basierend auf der Tiefeninformation Parameter zur Anpassung der Brille 1 1 bestimmt. Die

Auswerteeinrichtung 13 kann dabei beispielsweise als entsprechend programmierte

Recheneinrichtung, beispielsweise in Form eines Computers, ausgeführt sein. Es können jedoch auch fest verdrahtete Hardwarekomponenten wie anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) verwendet werden. Die Auswerteeinrichtung 13 kann in für sich genommen herkömmlicher Weise Ausgabemittel wie eine Anzeige, Lautsprecher, Schnittstellen zur Ausgabe von Signalen und dergleichen umfassen, um die bestimmten Parameter zur Brillenanpassung auszugeben oder an andere Einrichtungen weiterzuleiten. Details der Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung werden ebenfalls später noch näher erläutert. Es ist zu bemerken, dass die Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 und die

Auswerteeinrichtung 13 der erfindungsgemäßen Vorrichtung örtlich nahe zusammen angeordnet sein können, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse oder auch in getrennten Gehäusen, die in einer festen räumlichen Anordnung zueinander stehen. Ebenso kann jedoch die Auswerteeinrichtung 13 auch räumlich getrennt von der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 angeordnet sein, und die von der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 ermittelte Tiefeninformation kann in herkömmlicher Weise drahtlos, drahtgebunden oder auch über optische Leitungen wie Glasfasern zu der Auswerteeinrichtung 13 übertragen werden. Eine derartige Übertragung ist beispielsweise auch über Netzwerke wie das Internet möglich, so dass im Wesentlichen beliebige Entfernungen zwischen der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 und der Auswerteeinrichtung 13 möglich sind.

Bevor verschiedene Details von Tiefeninformationserfassungseinrichtungen, Parametern zur Brillenanpassung sowie der Bestimmung derselben näher erläutert werden, werden nunmehr zunächst unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 Variationen und Erweiterungen des

Ausführungsbeispiels der Fig. 1 diskutiert. Zur Vermeidung von Wiederholungen tragen in der folgenden Beschreibung gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen und werden nicht mehrmals detailliert erläutert. Bei der Vorrichtung der Fig. 2 ist die Vorrichtung der Fig. 1 um eine Kamera 20 erweitert, welche ein zweidimensionales Bild, beispielsweise ein Schwarz-Weiß-Bild oder ein Farbbild, des Kopfes 10 oder eines Teils hiervon, beispielsweise einer Augenpartie, aufnimmt. Die Kamera 20 kann in herkömmlicher Weise mit einem Objektiv und einem Bildsensor

implementiert sein.

Das so aufgenommene Bild wird ebenfalls der Auswerteeinrichtung 13 zugeführt. Die

Auswerteeinrichtung 13 bestimmt in diesem Fall die Parameter zur Brillenanpassung zusätzlich auf Basis des aufgenommen Bildes. Die Auswerteeinrichtung 13 kann dabei zudem die Kamera 20 und die Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 so steuern, dass das Bild gleichzeitig zu der Tiefeninformation aufgenommen wird. Zur Auswertung kann dann bei einer Variante beispielsweise das von der Kamera 20 aufgenommene Bild auf Basis der von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 erfassten Tiefeninformation skaliert werden. Beispielsweise kann eine derartige Skalierung mit einem höheren Skalierungsfaktor erfolgen, wenn die Tiefeninformation angibt, dass der Kopf 10 weiter von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 entfernt ist, und mit einem kleineren Skalierungsfaktor skaliert werden, wenn der Kopf näher an der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 ist. Der Skalierungsfaktor kann eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung angeben.

Auf diese Weise kann insbesondere das Bild derart skaliert werden, dass dem Bild

Abmessungen des Kopfes 10 hinreichend genau entnehmbar sind, welche den zu

bestimmenden Parametern zur Brillenanpassung entsprechen können oder auf Basis derer solche Parameter zur Brillenanpassung bestimmbar sind.„Hinreichend genau" bedeutet, dass letztendlich die Parameter zur Brillenanpassung mit einer zur Brillenanpassung gewünschten oder erforderlichen Genauigkeit bestimmbar sind. Anstatt einer Skalierung des Bildes können bei einer anderen Variante ebenso auch entsprechende Abmessungen dem aufgenommen Bild entnommen werden, und die entnommenen Abmessungen können dann auf Basis der Tiefeninformation skaliert werden. In Fig. 2 ist die Kamera 20 getrennt von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 dargestellt. Die Kamera 20 kann jedoch bei manchen Ausführungsbeispielen auch gleichzeitig als Teil der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 dienen, beispielsweise im Falle einer Streifenprojektion oder einer Lasertriangulation, wie dies später näher erläutert werden wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 arbeiten die Kamera 20 und die

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 wie dargestellt unter verschiedenen Winkeln und mit verschiedenen optischen Achsen. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist ein Aufbau bereitgestellt, bei welchem Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 und Kamera 20 den Kopf 10 koaxial betrachten. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 3 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 eine

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 und eine Kamera 20 bereitgestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zusätzlich ein Strahlteiler 30 bereitgestellt, welcher die optische Achse der Kamera 20 mit der optischen Achse 12 der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 vereint, so dass der Kopf 10 auf einer einzigen optischen Achse betrachtet, bzw. vermessen wird. Auch hierdurch ist ein kompakter Aufbau möglich. Zudem werden Parallaxenfehler und dergleichen zwischen der Tiefeninformation und dem von der Kamera 20 aufgenommen Bild vermieden oder verringert. Bei dem

Ausführungsbeispiel der Fig. 2 können derartige Parallaxenfehler und dergleichen hingegen rechnerisch durch die Auswerteeinrichtung 13 eliminiert werden.

Der Strahlteiler 30 kann ein wellenlängenselektiver Strahlteiler sein. Bei derartigen

Ausführungsbeispielen kann beispielsweise die Kamera 20 sichtbares Licht aufnehmen, während die Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 auf Basis von Infrarotstrahlung arbeitet. Alternativ ist der Strahlteiler 30 nicht wellenlängenselektiv, und die Kamera 20 und die Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 benutzen zumindest teilweise einen gleichen Teil des Spektrums.

Auch wenn es in Fig. 3 nicht explizit dargestellt ist, können auch hier die von der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 bereitgestellte Tiefeninformation sowie von der

Kamera 20 bereitgestellte ein oder mehrere Bilder von einer Auswerteeinrichtung wie der für die Auswerteeinrichtung 13 der Fig. 1 erläutert ausgewertet werden, um Parameter zur

Brillenanpassung zu erhalten. Als nächstes werden verschiedene Arten von Tiefeninformationserfassungseinrichtungen näher erläutert, welche benutzt werden können, um die Tiefeninformation zu erhalten.

Beispielsweise können Laufzeit- oder Phasenlagemessungen zum Gewinnen der

Tiefeninformation verwendet werden. Bei derartigen Verfahren wird wie weiter oben erläutert im Wesentlichen ein Signal von der Tiefeninformationserfassungseinrichtung zu dem Kopf geschickt und ein von dem Kopf reflektiertes Signal erfasst. Mit entsprechenden

Laufzeitsensoren können dabei Objekte wie der Kopf 10 mit einer hohen Bildwiederholrate von beispielsweise im Bereich von 30 bis 60 Hz und hoher Auflösung abgetastet werden, so dass die Tiefeninformation mit Bildwiederholraten vergleichbar einer Videorate zur Verfügung gestellt werden können. Dabei kann ein gesamtes Tiefenprofil des Kopfes erstellt werden. Auf Basis derartiger Tiefenprofile kann wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 Parameter zur

Brillenanpassung grundsätzlich auch ohne die Verwendung einer weiteren Kamera wie der Kamera 20 bestimmt werden. Die Fig. 4 zeigt schematisch eine Tiefeninformationserfassungseinrichtung, welche als schematische Darstellung für verschiedene verwendbare Arten von Tiefeninformationserfassungseinrichtungen dienen kann. Im Falle eines Laufzeitsensors bezeichnet 40 eine Signalquelle, beispielsweise eine modulierte Lichtquelle, und 41 bezeichnet einen entsprechenden Sensor zum Detektieren des empfangen Lichts, beispielsweise eine Laufzeitkamera wie oben beschrieben.

Wie ebenfalls bereits erläutert ist verwendet eine weitere Art von

Tiefeninformationserfassungseinrichtungen, welche bei Ausführungsbeispielen verwendet werden können, eine Abstandsmessung mittels optischer Triangulation, beispielsweise

Lasertriangulation. Im Falle der Fig. 4 kann bei einer derartigen Triangulationseinrichtung beispielsweise 40 eine Lichtquelle und 41 eine Kamera bezeichnen, welche in einem definierten Winkel zu einander stehen.

Eine weitere Möglichkeit zur Implementierung der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 ist die Verwendung einer Lichtfeldkamera.

Weitere Möglichkeiten zur Implementierung einer Tiefeninformationseinrichtung ist wie beschrieben ein kamerabasierter Infrarottiefensensor, bei welchem ein Infrarotmuster von einem Projektionssystem erzeugt wird und durch Aufnahme der so beleuchteten Szenerie mit einer Infrarotkamera die Tiefe der Objekte in der Szenerie ermittelt werden. Wie ebenfalls beschrieben kann auch eine Streifen projektion mit sichtbarem Licht verwendet werden.

Im Falle der Fig. 4 wäre hier dann beispielsweise das Element 40 das Projektionssystem, und das Element 41 die Kamera, welche mit der Kamera 20 identisch oder von dieser verschieden sein kann. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann wie beschrieben die Tiefeninformation auch durch ein Stereokameraverfahren mittels Triangulation bestimmt werden. Dabei werden zwei oder mehr Kameras unter einem oder mehreren vorgegebenen Winkel angeordnet. Im Falle der Fig. 4 ist bei einer derartigen Tiefeninformationserfassungseinrichtung beispielsweise 40 eine erste Kamera und 41 eine zweite Kamera.

Durch die Verwendung derartiger Tiefensensoren wie oben beschrieben kann bei

entsprechenden hochauflösenden Tiefensensoren ein Profil des Kopfes 10 und somit die dreidimensionale Oberfläche des Kopfes 10 basierend auf der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung allein modelliert werden. Als Beispiel zeigt Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Schnittes 50 durch ein derartiges 3D-Modell, bei welchem auch ein Schnitt 51 durch die Brille sichtbar ist. Der Schnitt 50 in dem Beispiel der Fig. 5 ist durch ein Auge 52 des Benutzers gelegt, verläuft also nicht durch die Gesichtsmitte des Probanden, sondern durch die Mitte des Auges. Mit 10 ist das Profil des Kopfes wie in den Figuren 1 -4 dargestellt bezeichnet, wobei dieses Profil durch die Mittelachse des Kopfes verläuft und sich somit von dem Profil 50 unterscheidet.

Auf Basis der Tiefeninformation, welche einen Abstand zwischen der

Tiefeninformationserfassungseinrichtung und dem Kopf 10 beinhaltet, kann ein größengetreues derartiges dreidimensionales Profil des Kopfes 10 erstellt werden, mit entsprechenden

Schnitten 50 an den verschieden Stellen. Hieraus können wiederum Parameter zur

Brillenanpassung wie Zentrierparameter bestimmt werden. Dies wird im Folgenden näher erläutert.

Zunächst werden dabei unter Bezugnahme auf die Figuren 6A bis 6F verschieden bestimmbare Parameter zur Brillenanpassung, insbesondere Zentrierparameter, erläutert. Dabei zeigen die Figuren 6A bis 6F jeweils Ansichten einer Brille, gegebenenfalls zusammen mit einer Teilansicht eines Kopfes, um verschiedene Parameter zu erläutern.

Die Figur 6A zeigt den monokularen Pupillenabstand beim Blick ins Unendliche. Ein Pfeil 60A zeigt den monokularen Pupillenabstand für ein linkes Auge, gemessen als Abstand zwischen Pupille und einer Mittelachse 61 des Kopfes. Ein Pfeil 60B zeigt den monokularen

Pupillenabstand für das rechte Auge. Die Werte für das linke und rechte Auge sind in den meisten Fällen unterschiedlich.

Fig. 6B veranschaulicht die Durchblickhöhe, gemessen wiederum bei Blick ins Unendliche, wobei die Augendrehpunktforderung erfüllt wurde. Die Augendrehpunktforderung bedeutet, dass die optische Achse des Brillenglases durch den Augendrehpunkt verlaufen sollte. Die optische Achse verläuft dabei durch den optischen Mittelpunkt des Brillenglases und steht im Allgemeinen senkrecht auf dem Brillenglas. Dies kann unerwünschte prismatische Effekte gering halten, wenn durch Augenbewegungen durch unterschiedliche Teile eines Brillenglases gesehen wird. Die Durchblickhöhe gibt den Abstand zwischen der Pupille und einem unteren Rand des Brillenglases an. Ein Pfeil 62A zeigt die Durchblickhöhe für das rechte Auge, und ein Pfeil 62B zeigt die Durchblickhöhe für das linke Auge.

In Fig. 6C ist mit 63 der Hornhautscheitelabstand bezeichnet, welcher in der Regel von der Rückseite des Brillenglases der Brille bis zu einer Scheitelebene der Augenhornhaut gemessen wird. In Fig. 6D bezeichnet ein Winkel 64 die Vorneigung der Fassung, im Wesentlichen eine Neigung der Brille zur Senkrechten. Diese hängt wie auch die in Fig. 6B gezeigt Durchblickhöhe auch von der Kopfhaltung der Person ab.

In Fig. 6E bezeichnet ein Winkel 65 den Fassungsscheibenwinkel, ein Winkel, unter dem das Brillenglas verglichen mit einer„ebenen" Brille steht. In Fig. 6F sind schließlich noch

verschiedene Maße der Brillenfassung selbst angegeben. Mit 67 ist die Scheibenbreite bezeichnet, mit 68 die Scheibenhöhe. Scheibenbreite und Scheibenhöhe sind gemeinsam mit Pupillenabstand und Durchblickshöhe wichtige Informationen zur Bestimmung eines benötigten Glasdurchmessers eines Brillenglases. Mit 66 ist zudem die Brückenweite der Brillenfassung bezeichnet.

Die Figuren 6A bis 6F zeigen einige Paramater zur Brillenanpassung, welche mittels den dargestellten Vorrichtungen ermittelt werden können. Es können auch weitere Parameter zur Brillenanpassung ermittelt werden. Beispielsweise gibt es für die Zentrierung von Brillengläsern für Nahsehen (beispielsweise für ein Lesebrille oder Arbeitsbrille) und für die Zentrierung von Gleitsichtgläsern gegebenenfalls weitere Parameter, welche ermittelt werden können. Hierzu gehört beispielsweise der„Nahpupillenabstand", welcher nicht bei Blickrichtung unendlich wie oben beschrieben, sondern beim Blick auf eine nahe vor dem Kopf befindliches Objekt gemessen wird.

Neben den in Fig. 6F dargestellten Parametern zur Brillenanpassung können auch andere geometrische Informationen über die Brillenfassung bestimmt werden. Diese geometrischen Informationen können für die Auswahl geeigneter Brillengläser wichtig sein, da sie zum Beispiel bei Brillengläsern mit positiver optischer Wirkung einen Einfluss auf die Glasdicke haben.

Zumindest bei der Zentrierung von Einstärkengläsern wird in der Regel die

Augendrehpunktforderung erfüllt. Bei der Höhenzentrierungen, das heißt der Ausrichtung der optischen Achse des Brillenglases in Höhenrichtung, muss dabei die Kopfhaltung berücksichtigt werden, da durch die Neigung des Kopfes die Messung der Durchblickhöhe und auch die Vorneigung der Fassung beeinflusst wird. Um dies zu berücksichtigen, kann beispielsweise bei einer Messung durch die diskutierte Vorrichtung durch die Kopfhaltung der Person dafür gesorgt werden, dass die Ebene der Brillenfassung senkrecht auf dem Boden steht, was auch als Nullblickrichtung bezeichnet wird. In diesem Zustand wird dann mit der diskutierten

Vorrichtung die Lage der Pupillen in der Ebene des Brillenglases bestimmt. Ebenfalls ist es möglich, die Durchblickhöhe bei natürlicher Kopf- und Körperhaltung zu ermitteln, wobei die zu untersuchende Person meist in 8 bis 10 m auf den Boden schaut, was auch als Hauptblickrichtung bezeichnet wird. Die Kopfhaltung kann, wie im Folgenden näher erläutert werden wird, auch mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt werden, und die zu untersuchende Person kann gegebenenfalls zur Änderung der Kopfhaltung angewiesen werden.

Im Folgenden werden nun die Herangehensweisen zur Ermittlung von Zentrierparametern auf Basis der Tiefeninformation und gegebenenfalls auf Basis eines Kamerabildes (beispielsweise mit der Kamera 20 der vorstehenden Ausführungsbeispiele aufgenommen) unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 10 näher erläutert.

Die Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine Übersicht über ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Bestimmen Parameter zur Brillenanpassung gibt. Die Fig. 8 zeigt dann ein detailliertes Flussdiagramm, in welchem verschiedene mögliche Details eines derartigen Verfahrens dargestellt werden. Während die Verfahren als Abfolge von Schritten dargestellt werden, ist die dargestellte Reihenfolge nicht als einschränkend auszulegen.

Insbesondere können manche Schritte auch in anderer Reihenfolge ausgeführt werden oder ein oder mehrere Schritte können auch parallel ausgeführt werden. Beispielsweise können eine Tiefeninformation und ein Bild gleichzeitig mit einer Tiefeninformationserfassungseinrichtung wie der Tiefeninformationserfassungseinrichtung 12 der Fig. 2 und einer Kamera wie der Kamera 20 der Fig. 2 oder auch mit einer Lichtfeldkamera wie oben erläutert aufgenommen werden.

In einem Schritt 70 in Fig. 7 wird eine Tiefeninformation erfasst, welche einen Abstand eines Kopfes zu einer zur Erfassung der Tiefeninformation benutzten Einrichtung umfassen. Dies kann mit Tiefeninformationserfassungseinrichtungen 12 wie oben diskutiert geschehen.

In Schritt 71 wird zudem ein Bild (auch als Übersichtsbild bezeichnet) zumindest eines interessierenden Bereichs, beispielsweise einer Augenpartie, eines Kopfes erfasst. Schritt 71 ist optional, und bei manchen Ausführungsbeispielen wird nur die Tiefeninformation in Schritt 70 erfasst. In Schritt 72 werden dann Parameter, welche zur Brillenanpassung, insbesondere Brillenglaszentrierung, dienen, bestimmt. Beispielsweise können ein oder mehrere der unter Bezugnahme auf die Figuren 6A bis 6F diskutierten Parameter bestimmt werden.

Hierzu wird bei manchen Ausführungsbeispielen aus der erfassten Tiefeninformation ein größengetreues 3D-Modell des Kopfes mit Brille erstellt, und die Parameter werden dann aus diesem 3D-Modell abgelesen. Zusätzlich kann, wenn ein Übersichtsbild erfasst wurde, das Übersichtsbild zu dem 3D-Modell registriert werden, beispielsweise benutzt werden, um dem 3D-Modell Textur zu geben. Dies erleichtert die Erkennung einzelner Merkmale wie

beispielsweise der Augen. Herangehensweisen zur Erkennung derartiger Merkmale wie der Augen, der Brillenfassung und dergleichen, welche zur Bestimmung der Parameter benötigt werden, sind für sich genommen beispielsweise aus der herkömmlichen Fotographie bekannt, wo verschiedene Gesichtserkennungsalgorithmen zum Einsatz kommen. Der Abstand des Kopfes zu der zur Tiefeninformationserfassungseinrichtung kann dabei benutzt werden, um auch bei einer Positionierung des Kopfes, die nicht einer vorgegebenen Sollposition entspricht, eine korrekte Größe des 3D-Modells zu gewährleisten.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Tiefeninformation auch nur einen einzigen Abstand zwischen dem Kopf und der Vorrichtung an einem einzigen Punkt umfassen, und zusätzlich wird ein Übersichtsbild aufgenommen. Eine derartige Tiefeninformation kann mit einem relativ einfachen Tiefensensor bereitgestellt werden, der beispielsweise nicht scannend ausgeführt sein muss. In diesem Fall wird der so ermittelte Abstand benutzt, das Bild mit einem Skalierungsfaktor zu skalieren, welcher vom Abstand abhängig ist und welcher sich im

Wesentlichen direkt aus dem Strahlensatz ergibt. So kann das aufgenommene Bild auf eine korrekte Größe skaliert werden, und es können Maße wie die in den Figuren 6A bis 6F dargestellten Maße dem so skalierten Übersichtsbild entnommen werden. Dabei ist je nach Aufnahmerichtung für ein einzelnes Bild nur die Bestimmung mancher Parameter nötig. Aus einer Frontalaufnahme können beispielsweise Parameter der Figuren 6A, 6B und 6F bestimmt werden, währen für die Parameter der Figuren 6C und 6D ein Bild von der Seite angefertigt werden muss. Je nach zu bestimmenden Parametern werden also in einem derartigen Fall gegebenenfalls mehrere Bildaufnahmen durchgeführt.

Bei manchen Ausführungsbeispielen wird also durch die Tiefeninformation ausgeglichen, dass sich die Größe des Kopfes der zu untersuchenden Person bzw. relevanter Teile hiervon in Abhängigkeit eines Abstandes des Kopfes zu der verwendeten Kamera ändert. Beispielsweise erscheint der Kopf größer wenn er sich näher bei der Kamera befindet, und kleiner, wenn er sich entfernt von der Kamera befindet.

Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 verschiedene Details und Erweiterungen des Verfahrens der Fig. 7 diskutiert. Während die Fig. 8 und die folgenden Beschreibung verschiedene mögliche Erweiterungen und Details in Kombination erläutern, ist anzumerken, dass diese auch unabhängig voneinander realisiert werden können, also so nicht

notwendigerweise in Kombination miteinander implementiert sein müssen. In Schritt 80 wird Tiefeninformation wiederholt erfasst, und optional wird in Schritt 81 Bildinformation wiederholt aufgenommen. Es werden also die Schritte 70 und 71 der Fig. 7 wiederholt durchgeführt. Wie bereits erläutert bieten manche Tiefensensoren hohe

Wiederholraten im Bereich von 30 Hz oder 60 Hz, also im Bereich typischer Videoraten, und auch Kameras können Bildinformationen mit derartigen Raten aufnehmen. Es sind jedoch auch geringere Wiederholraten möglich. Diese Messungen bei 80 und 81 können mit entsprechend ausgestatteten Rechnern in Echtzeit zumindest hinsichtlich mancher Gesichtspunkte analysiert werden.

Wie bereits erläutert kann aus derartig wiederholt erfassten Tiefeninformationen dann ein Modell des Kopfes erstellt und auf einer Anzeige angezeigt werden, was beispielsweise ein Anpassen einer virtuellen Brillenfassung wie beschrieben ermöglicht. Auch können die

Tiefeninformationen wie beschrieben zur Ausrichtung des Kopfes verwendet werden.

In Schritt 82 können dann aus den bei 80 und 81 durchgeführten Messungen geeignete

Messungen ausgewählt werden. So können unvorteilhafte Bilder oder Tiefeninformationen für die spätere Bestimmung der Parameter zur Brillenanpassung ausgeschlossen werden.

Beispielsweise lässt sich die Position der Pupille, welche beispielsweise für die in Fig. 6A und 6B dargestellten Parameter benötigt wird, bei geschlossenem Augenlid nur ungenau

bestimmen. Daher kann mit entsprechender Detektion von Gesichtsmerkmalen (in der englischsprachigen Literatur auch als Facial Feature Detection oder Landmark Detection bezeichnet) bestimmt werden, bei welchen Bildern oder in welchen Tiefeninformationen ein oder beide Augenlider geschlossen sind, und entsprechende Daten können für die

nachfolgenden Bearbeitungsschritte verworfen werden. Zu bemerken ist dabei, dass die Erfassung der Tiefeninformationen und das Aufnehmen der Bilder bei 80 und 81 auch synchronisiert erfolgen kann, so dass beispielsweise jeweils einem Bild ein Satz von

Tiefeninformation zugeordnet ist. Wird in dem Bild beispielsweise festgestellt, dass das

Augenlid geschlossen ist, kann auch gleich die zugehörige Tiefeninformation verworfen werden. Umgekehrt kann, wenn beispielsweise in der Tiefeninformation festgestellt wird, dass der Kopf soweit gedreht war, dass eine vernünftige Bestimmung von gewünschten Parametern zur Brillenanpassung nur schwer oder nicht möglich ist, auch das entsprechende Bild verworfen werden. Als nächstes kann in Schritt 83 eine Kombination über mehrere Messungen und/oder eine Registrierung von Daten zueinander vorgenommen werden. Unter Registrierung wird dabei allgemein ein Vorgang verstanden, in dem mehrere Datensätze zur Deckung gebracht bzw. an einander ausgerichtet werden. Bei sogenannten rigiden Registrierungsverfahren wird dabei die Topographie der einzelnen Messungen nicht verändert, d.h. Abstände und Winkel bleiben erhalten, sondern die einzelnen Messungen werden nur durch Rotation und Translation zur Deckung miteinander gebracht.

Auf diese Weise können mehrere hintereinander erfolgte Messungen (in den Schritten 80 und 81 der Fig. 8) nach der Registrierung kombiniert werden, was insbesondere hinsichtlich den Tiefeninformationen eine Verbesserung der Genauigkeit bringen kann. Die Parameter für die Registrierung können durch herkömmliche Optimierungsverfahren bestimmt werden, beispielsweise dem ICP (Iterative Closest Point) Algorithmus für Daten ohne Textur, homographische Abschätzung, beispielweise mittels eines DLT-Algorithmus für Bilddaten (direkte lineare Transformation; beispielsweise für mit einer Kamera aufgenommene Bilddaten). Derartige rigide Registrierungsverfahren zur Kombination können jedoch bei veränderlichen Gesichtsbereichen problematisch sein (beispielsweise sich bewegende Augenlider), da hier eine unvorteilhafte Registrierung insbesondere für Darstellungszwecke auf einer Anzeige oder dergleichen erfolgen kann. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen werden daher für derartige Bildbereich oder Bereiche der Tiefeninformationen, in denen typischerweise schnelle

Veränderungen auftreten können (insbesondere Augenlid, Augenbewegungen und dergleichen) nicht rigide Verfahren verwendet.

In Schritt 84 wird dann eine Kopfhaltung bei den Messungen der Schritte 80 und 81 ermittelt. Diese Kopfhaltung kann dann verwendet werden, um aufgenommene Bilder zu rektifizieren, oder beispielsweise auch auf andere Weise bei der Bestimmung der Parameter zur

Brillenanpassung zur Korrektur eingesetzt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird dabei mit Registrierverfahren wie den oben hinsichtlich Schritt 83 erläuterten der Kopf der aufgenommenen Person mit einem Standardkopf registriert (das heißt einem 3D-Modell eines Kopfes einer als Standard festgelegten Form) und die

Haltung dieses Standardkopfes ist in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem der Vorrichtung bestimmt. Dieses Referenzkoordinatensystem wird auch als Weltkoordinatensystem bestimmt. Hierzu wird bei einem Ausführungsbeispiel die rigide Transformation bestimmt, welche den Standardkopf gegeben in seinem eigenen Bezugssystem in einen Standardkopf in dem

Weltkoordinatensystem transformiert, so dass eine bestmögliche Übereinstimmung mit den Messdaten der Tiefeninformationserfassungseinrichtung erreicht wird. Diese Transformation kann beispielsweise mit Hilfe der folgenden sechs Parameter beschrieben werden: Translation in x-, in y- und in z-Richtung, und Rotation um x-, y- und z-Achse (zum Beispiel nach der Eulerschen Formel), wobei x, y und z Achsen eines Weltkoordinatensystems beschreiben. Als Beispiel ist in Fig. 9 ein Kopf 10 dargestellt, welcher um einen Winkel 90 um die z-Achse (senkrecht zur Bildebene) rotiert ist. Mit 91 ist die Mittelachse eines gerade ausgerichteten Kopfes bezeichnet, mit 92 die Mittelachse des Kopfes 10. Hier würde also durch die

Registrierung der Winkel 90 bestimmt. In entsprechender Weise können auch Translationen oder Rotationen des Kopfes 10 um x- und/oder y-Achse bestimmt werden.

Die so mit diesen sechs Parametern beschriebene Kopfhaltung wird dann in dem unten beschrieben Schritt 85 verwendet, um eine eventuelle Schräglage der Blickrichtung zu der Vorrichtung hin zu korrigieren. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein Durchblickspunkt, das heißt der Schnittpunkt der jeweiligen Sehachse der Person mit einer Ebene des Brillenglases, korrigiert werden.

Eine Möglichkeit, im Voraus eine Korrektur anzuwenden, ist die Rektifizierung des

Kamerabildes (beispielsweise der in Schritt 81 aufgenommen Bilder) in Schritt 84, um die Kamerabilder auf eine einer Ausrichtung des Gesichts entsprechende Bildebene umzurechnen. Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 erläutert. In Fig. 10 ist wiederum der Kopf 10 in der Lage der Fig. 9 dargestellt. Mit 100 ist ein optisches Zentrum einer verwendeten Kamera (beispielsweise der Kamera 20 der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele) gezeigt. Mit 101 ist eine Bildebene der Zentralprojektion von dem Zentrum 100 bezeichnet, beispielsweise eine Bildebene, entsprechend der das Bild von der Kamera 20 aufgenommen wird. Durch die Schräglage des Kopfes 10 ergeben sich dabei Verzerrungen beispielsweise zwischen linker und rechter Gesichtshälfte. Bei der Rektifizierung werden die Punkte der Bildebene 101 im Wesentlichen entsprechend der eingezeichneten Lichtstrahlen in eine Bildebene 102 umgerechnet, was zur Entzerrung führt, und das so entzerrte Bild ist der Ausrichtung des Gesichts angepasst, da die Bildebene 102 der Ausrichtung besser entspricht als die Bildebene 101 . Aus derartigen entzerrten (und gegebenenfalls wie oben diskutiert skalierten) Bildern können dann Parameter zur Brillenanpassung entnommen werden.

In Schritt 85 wird dann wie bereits oben angedeutet eine Analyse der Tiefeninformationen und/oder Bilder, welche in den Schritten 82 bis 84 vorbearbeitet wurden, durchgeführt, um die Parameter zur Brillenanpassung zu bestimmen. Dies kann wie bereits erläutert im Wesentlichen mit Algorithmen zur Detektion von Gesichtsmerkmalen bzw. anderen Merkmalen (beispielsweise der Brillenfassung) erfolgen, und entsprechende Parameter zur Brillenanpassung können dann durch entsprechende Abstands- oder Winkelmessungen in den Daten, beispielsweise in einem auf Basis der Tiefeninformationen erstellten 3D-Modell und/oder in auf Basis der Tiefeninformationen skalierten und/oder rektifizierten Bilddaten, durchgeführt werden. Auf diese Weise können die Parameter zur Brillenanpassung, insbesondere die Zentrierparameter, auf einfache Weise bestimmt werden.

Wie bereits erläutert können bei manchen Ausführungsbeispielen auch nur manche der in Fig. 8 erläuterten Schritte durchgeführt werden. Beispielsweise können die Schritte 83 und 84 auch unabhängig voneinander durchgeführt werden, und auch durchgeführt werden, wenn nur eine Messung von Tiefeninformation erfolgt oder nur eine Messung von Tiefeninformation und eine Aufnahme eines Bildes. In anderen Worten kann die mehrfache Bildaufnahme und Mittelung auch weggelassen werden.

Bezugszeichenliste

10 Kopf

1 1 Brille

12 Tiefeninformationserfassungseinrichtung

13 Auswerteeinrichtung

20 Kamera

30 Strahlteiler

40 Komponente

41 Komponente

50 Tiefenprofil

51 Brille

52 Auge

10 Kopfprofil

60A,60B Pupillenabstand

61 Mittellinie

62A, 62 B Durchblickshöhe

63 Hornhautscheitelabstand

64 Vorneigung

65 Fassungsscheibenwinkel

66 Brückenweite

67 Scheibenbreite

68 Scheibenhöhe

70-72; 80-85 Verfahrensschritte

90 Winkel

91 Mittelachse

92 Mittelachse

100 Optisches Kamerazentrum

101 Bildebene

102 Rektifizierte Bildebene