[发明专利]基于3D头部数据的眼镜自动设计方法

权利要求书

1.一种基于3D头部数据的眼镜自动设计方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1.采用相机矩阵采集头部的特征信息，得到头部的多幅图像，提取所述多幅图像中的特征点，生成头部特征的点云数据；根据所述点云数据构建头部的3D模型，以实现3D头部数据的采集；

步骤2.根据所述3D头部数据提取眼镜架的设计参数，形成眼镜架的3D模型；

步骤3.镜片模型：根据双眼视力状况和眼镜架的设计参数确定镜片参数，镜片参数包括：类型、度数、形状、材质和颜色，进而得到镜片的3D模型；

步骤4.效果显示：显示根据所述眼镜架模型和镜片模型合成的眼镜3D模型，根据显示效果调整眼镜架模型和/或镜片模型以完成眼镜设计。

2.根据权利要求1所述的眼镜自动设计方法，其特征在于，步骤1进一步包括：

根据所述特征点的特征进行特征点的匹配，建立匹配的特征点数据集；

根据相机矩阵的光学信息，计算各台相机相对于头部在空间上的相对位置，并根据所述相对位置计算出所述多幅图像中的特征点的空间深度信息；

根据匹配的特征点数据集和特征点的空间深度信息，生成头部特征的点云数据。

3.根据权利要求2所述的眼镜自动设计方法，其特征在于：所述多幅头部图像中各自的特征点的特征采用尺度不变特征转换SIFT特征描述子来描述。

4.根据权利要求2所述的眼镜自动设计方法，其特征在于：所述根据相机矩阵的光学信息，计算各台相机相对于头部在空间上的相对位置的步骤进一步包括：

根据相机矩阵的光学信息，采用光束平差法计算各台相机相对于头部在空间上的相对位置。

5.根据权利要求2所述的眼镜自动设计方法，其特征在于：所述多幅头部图像中的特征点的空间深度信息包括：空间位置信息和颜色信息。

6.根据权利要求2所述的眼镜自动设计方法，其特征在于：根据点云数据构建头部的3D模型的步骤进一步包括：

设定待构建的3D模型的参考尺寸；

根据所述参考尺寸和所述特征点云数据的空间位置信息，确定所述特征点云数据中各个特征点的空间尺寸，从而构建标定尺寸的3D头部模型。

7.根据权利要求1所述的眼镜自动设计方法，其特征在于，步骤1中：

将所述多幅图像输入基于SIFT算法构建的配准算法模型，进行配准计算得到配准数据，基于所述配准数据生成3D头部数据。

8.根据权利要求1所述的眼镜自动设计方法，其特征在于，步骤2进一步包括：

根据所述3D头部数据计算眼镜架作用区域的数据；以及

根据所述眼镜架作用区域的数据提取出所述眼镜架的设计参数。

9.根据权利要求8所述的眼镜自动设计方法，其特征在于：

所述眼镜架作用区域的数据包括：耳部左右耳屏点和耳根外轮廓的数据、鼻部鼻子两侧倾角和鼻梁的数据以及眼部眼眶和瞳距的数据；

所述眼镜架的设计参数包括：镜腿、镜圈、镜框、鼻梁、鼻托和桩头。

10.根据权利要求9所述的眼镜自动设计方法，其特征在于，步骤2进一步包括：确定所述眼镜架的款式，将所述眼镜架的设计参数与所述款式的眼镜架进行尺寸匹配计算，根据计算结果形成眼镜架的3D模型；优选地，步骤2进一步包括：通过3D扫描仪扫描现有眼镜，获得所述眼镜架的款式数据；

优选地，所述尺寸匹配计算包括：根据由所述3D头部数据获得的眼镜架的设计参数，对所述眼镜架的款式数据进行调整；

优选地，

根据所述眼镜架作用区域的数据提取出所述眼镜架的设计参数包括：

S21.建立立体三维坐标系：根据3D头部数据，基于左右眼外角点和左右耳屏点创建平面作为头部数据坐标系的法兰克福面；

S22.镜腿轮廓线的提取：把眼镜腿抽象为一条曲线，作为镜腿参考面，所述镜腿参考面为两眼镜腿的镜脚弯点至镜腿的螺栓中心部分所在的与法兰克福平行的平面；

S23.根据镜腿参考面所在的轮廓设计镜腿弯点长度和镜腿的轮廓；

优选地，步骤4进一步包括：根据所述眼镜3D模型的显示效果重复步骤2和/或步骤3，选择并确定眼镜架的设计参数和镜片参数，完成眼镜设计；

优选地，步骤4进一步包括：完成眼镜设计后通过3D打印实现眼镜的装配式生产；

优选地，所述眼镜为无框眼镜，所述无框眼镜包括：镜圈、镜腿、鼻梁和鼻托；所述无框眼镜的材质为18K金，通过3D打印机生产所述镜圈、镜腿和鼻梁；

优选地，所述眼镜为半框眼镜或有框眼镜，所述半框眼镜或有框眼镜均包括：镜圈、桩头、镜腿、鼻梁和鼻托；通过3D打印机生产所述镜圈、镜腿、桩头和鼻梁；所述镜圈、镜腿和桩头采用钛合金材料。