BR102016009093A2 - Equipment for acquisition of 3d image data of a face and automatic method for personalized modeling and manufacture of glass frames - Google Patents

Abstract

resumo equipamento para aquisição de dados de imagem 3d de um rosto e método automático para modelagem personalizada e fabricação de armações de óculos a invenção se refere a um equipamento e um método no qual uma armação selecionada pelo usuário seja modelada de forma automática, ajustando-se de forma personalizada às características específicas do rosto do indivíduo, permite a customização de aspectos adicionais, desejados ou requeridos, no modelo da armação, culminando com sua fabricação. o método é executado em um módulo de captura (100), posicionado em locais públicos de grande movimento, equipado com uma pluralidade de dispositivos de captura (200), destinados a transmitir as imagens bidimensionais capturadas, via internet, a um servidor de aplicação remoto, responsável pelo processamento e geração de um modelo tridimensional da face do usuário, assim como pelo armazenamento de tal imagem, permitindo ao usuário a seleção e customização da armação desejada, eventualmente ainda no módulo de captura (100), ou em um momento posterior.

Description

EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO E MÉTODO AUTOMÁTICO PARA MODELAGEM PERSONALIZADA E FABRICAÇÃO DE ARMAÇÕES DE ÓCULOS

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um equipamento para aquisição de dados de imagem 3D de um rosto e um método automático para modelagem personalizada de armações de óculos. Mais especificamente, esta invenção refere-se a um processo automático para modelagem personalizada de uma armação selecionada por um usuário, com capacidade de customização e fabricação do modelo de armação selecionado.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Desde a idealização das primeiras lentes corretivas, fabricadas com pedras semipreciosas pelo matemático árabe Alhazen, que perto do ano 1.000 D.C. formulou uma teoria da incidência de luz em espelhos, o progressivo aculturamento da humanidade, e a disseminação das idéias sob a forma escrita, e não mais verbal, vem fazendo dos óculos acessórios indispensáveis para corrigir a perda da acuidade visual, bem como para reduzir o excesso de sensibilidade, eventualmente gerada pelos raios luminosos de qualquer tipo.

[0003] Qualquer que seja o motivo para o uso de óculos, isto implica na seleção de uma competente armação para servir de suporte às lentes, e apoio destas ao rosto dos usuários.

[0004] Atualmente há faixas de tamanhos e modelos de armação conforme algumas dimensões antropométrícas selecionadas de acordo com os biótipos mais comuns dos indivíduos. Deste modo, aqueles que não se enquadrem nestes padrões, ou que estejam nas bordas dimensionais entre as faixas de tamanhos, ou ainda que tenham sofrido algum tipo de deformação como, por exemplo, em decorrência de acidente ou mesmo má formação craniana congênita, encontram dificuldades na seleção e no próprio uso adequado deste utensílio.

[0005] Assim, a seleção das armações é feita com assistência de um profissional que, tendo conhecimento prévio de quais tipos de armação são mais adequados aos formatos mais comuns de rostos, fornece opções ao usuário de diversos modelos e tamanhos, conforme medições diretas, de modo a determinar a faixa dimensional dentro dos modelos escolhidos.

[0006] Muito embora existam iniciativas já desenvolvidas para se automatizar a etapa de escolha da armação, os processos existentes simplesmente substituem a assistência do profissional humano por um banco de dados, com um corolário de opções para que o usuário, normalmente não especialista no assunto, escolha uma armação de sua preferência, sem levar devidamente em conta, o correto espaçamento entre as lentes e as pupilas, fixação nasal, área frontal coberta pelas lentes, e etc., que são críticas, especialmente quando os óculos se destinam ao uso corretivo de alguma ametropia.

[0007] Quando se trata da escolha de óculos para uso recreativo ou como acessório de indumentária, como por exemplo os óculos escuros, esta situação se agrava, pois o incorreto uso deste utensílio pode acarretar desconfortas e até problemas visuais, quer pela má qualidade das lentes, ou pela sua má fixação e posicionamento incorretos.

[0008] O uso de óculos como equipamento de proteção individual também é relevante, já que o aspecto da fixação correta, decorrente de perfeito ajuste ao rosto do usuário, torna-se de suma importância para a obtenção do efeito de segurança desejado. As opções de modelos de armação são ainda mais restritas para aqueles indivíduos que necessitam usar lentes corretivas e desempenham atividades de risco, nas quais a proteção é necessária.

[0009] Em outras situações, o emprego de sinais e elementos distintivos nas armações é altamente desejável, como por exemplo, em campanhas publicitárias, ou para identificação de empresas, pessoas ou equipes, com funções específicas.

ESTADO DA TÉCNICA

[0010] Existem iniciativas para tentar desenvolver sistemas e procedimentos para automatizar e aperfeiçoar a tarefa de selecionar uma armação de óculos, de modo a ajustar, de modo adequado o utensílio ao rosto de um usuário específico.

[0011] Um método amplamente empregado até em outras áreas técnicas, consiste na digitalização ou escaneamento 3D, no qual uma imagem tridimensional é adquirida e então processada para sua reconstituição por meio de uma malha triangular que descreve os contornos e nuances particulares da face do indivíduo.

[0012] Este procedimento, oriundo da engenharia mecânica, apresenta grande precisão, porém, não confere vantagens específicas para o caso em questão, além de demandar elevado poder computacional para processar os dados obtidos e construir a malha descritiva do rosto.

[0013] A aquisição de imagens neste caso é feita usualmente por equipamento específico, o que dificulta a disseminação de seu uso, quer pelo seu custo, quer por sua operação, pois requer profissionais especializados para se obter os resultados esperados.

[0014] Uma maneira alternativa é se adquirir uma série de fotografias digitais ao redor do rosto do indivíduo em condições específicas que permitam a reconstrução das dimensões, dentro das tolerâncias necessárias, a partir das imagens obtidas. Desta maneira se tem a câmera, ou câmeras, tomando imagens em diferentes posições angulares com relação ao rosto do indivíduo, o que permite a reconstrução digital de sua imagem tridimensional.

[0015] Estas condições incluem o alinhamento e distanciamento controlados, entre a face e a câmera, ou as câmeras, e também o emprego de escalas que permitam que as dimensões sejam restauradas por comparação e proporção relativa.

[0016] Depois da restauração das dimensões, é possível então seguir o caminho anterior de reconstituição da imagem tridimensional pela construção de malha triangular, com a mesma carga de processamento digital envolvida, ou ainda lançar-se mão de técnicas de visão computacional, em que, por meio de comparações específicas se obtém os pontos faciais de interesse para o desenho e seleção de armações de óculos. Deste último modo se obtém resultados com o emprego de menos recursos de processamento e armazenagem de dados eletrônicos.

[0017] Os esforços tecnológicos que tentam resolver as dificuldades relatadas acima podem ser encontrados, não só em documentos de patentes, mas também em artigos acadêmicos.

[0018] No documento US 5175941, Ziegler e Kremer propõem um método e um aparelho, para a sistematização objetiva das medições tomadas para a seleção das armações mais indicadas a cada usuário, dada a falta de padronização dos sistemas utilizados até então. Vale ressaltar que esta pretendida padronização não é completamente possível e nem desejada em muitos casos, como nas situações de vítimas de acidentes com danos faciais ou para os portadores de deficiências cranianas congênitas.

[0019] No documento US 5592248, Norton descreve a escolha de armação que melhor se adapte ao rosto fotografado do usuário, valendo-se de bancos de dados de armações para que o próprio usuário, ressalta-se, que nem sempre é um especialista na área, selecione a que mais lhe aprouver, porém não detalha como os pontos faciais de interesse serão obtidos e ainda não propõe solução para situações fora de padrões preestabelecidos.

[0020] Uma solução mais avançada é proposta por Dreher no documento US 6682195, que lança mão de equipamento capaz de analisar refração de ondas, bem como materiais moldáveis à face do usuário e uma pluralidade de câmeras fotográficas, para obter as medidas das dimensões da cabeça de um usuário, para o correto alinhamento de seus óculos. Apesar de haver caminhado na direção da automatização, ainda não resolve, de modo adequado, a capacidade de seleção da armação pelo próprio usuário, de modo a não comprometer o correto uso do acessório.

[0021] Saffra, nos documentos US 7959287 e US 8220923, mostra como se obter medições dos pontos faciais de interesse para a seleção mais eficiente de armações para cada usuário dentro de faixas de medidas cranianas. O sistema proposto é de medição direta com escalas no rosto do indivíduo e a seleção dos modelos ainda se dá por meio de um banco de dados de padrões antropométricos, excluindo assim, mais uma vez, aqueles que por algum infortúnio não se enquadre neles.

[0022] Além disso, sequer mencionam a possibilidade de se personalizar as dimensões das armações para ajuste perfeito à face de um usuário específico, nem tão pouco as diversas possibilidades abertas pela customização de aspectos estéticos do produto final, objetos da presente invenção.

[0023] No âmbito acadêmico do design, Bertol e colaboradores em “A digitalização 3D como ferramenta para a customização de armações de óculos”, apresentado no XI Congresso Brasileiro de Design, em São Paulo, 2010, demonstram o uso de complexas ferramentas de digitalização e de fabricação, exclusivamente automática, de armações que limitam o emprego da inovação e também do rol de materiais passíveis de serem utilizados nas armações. Também conceitua customização como sendo o ajuste dimensional da armação ao rosto, melhor definido por personalização e com isso, não explora as possibilidades funcionais e estéticas de distinção oferecidas pelos meios disponíveis.

[0024] Ainda no âmbito acadêmico, podemos citar alguns artigos com algoritmos desenvolvidos para a identificação e análise dos elementos e medidas antropométrícas da face, como: (1) Tieniu Tan, Zhaofeng He, Zhenan Sun. Efficient and robust segmentation of noisy iris images for non-cooperative iris recognition. Image and Vision Computing, v. 28, p. 223-230, 2010; (2) Zhaofeng He, Tieniu Tan, Zhenan Sun and Xianchao Qiu. Toward Accurate and Fast Iris Segmentation for Iris Biometrics. IEEE Transactions on Pattem Analysis and Machine Intelligence, v. 31, n. 9, 2009; (3) Lynn M. Matsuda, Constance L. Woldorff, Rodger T. Kame, Jon K. Hayashida. Clinicai Comparison of Comeal Diameter and Curvature in Asian Eyes with Those of Caucasian Eyes. Optometry and Vision Science, v. 69, n. 1, p. 51-54, 1992; (4) Paul Viola and Michael J. Jones. Rapid Object Detection using a Boosted Cascade of Simple Features. IEEE CVPR, 2001; (5) Rainer Lienhart and Jochen Maydt. An Extended Set of Haar-like Features for Rapid Object Detection. IEEE ICIP, Vol. 1, pp. 900-903, 2002.

[0025] Outras tentativas de uso de tecnologia de digitalização e personalização vêm com o projeto da empresa norte americana Pratos, através do qual é permitido ao usuário selecionar um modelo de armação e o apreciar virtualmente posicionado em seu próprio rosto. A parametrização dimensional para a avaliação das dimensões e consequente determinação dos pontos de interesse é feita por meio de uma escala externa, utilizando um cartão plástico, como por exemplo, um cartão de crédito. O processo construtivo proposto limita a gama de materiais e não explora a customização.

[0026] Conforme demonstrado, o estado da técnica ainda se ressente de um processo automático de personalização (ou adequação) de armações de óculos, às características físicas do rasto do usuário, mesmo daqueles com deformidades, que seja eficiente e acessível ao público em geral, permitindo ainda a customização da armação, com grafismos ou relevos, e a subsequente fabricação da mesma, respeitando todos os parâmetros definidos para e pelo usuário.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0027] Como maneira de consolidar várias alternativas tecnológicas e propiciar uma escolha adequada, tanto técnica quanto estética, aos usuários de óculos, a presente invenção descreve um equipamento para aquisição de dados de imagem 3D de um rasto e um método no qual uma armação selecionada pelo usuário seja modelada de forma automática, ajustando-se de forma personalizada às características específicas do rasto do indivíduo, permitindo, além disso, a customização de aspectos adicionais, desejados ou requeridos, no modelo da armação, culminando com sua fabricação.

[0028] O método objeto desta invenção pode ser utilizado por qualquer usuário, uma vez que dispensa conhecimentos técnicos para ser operacionalizado, e será iniciado em um equipamento para aquisição de dados de imagem 3D o qual será referido como sendo um módulo de captura, ao longo do presente relatório, o qual é específico para o propósito de aquisição da imagem de toda a área da face do usuário.

[0029] Tais módulos de captura, posicionados em locais públicos de grande movimento, são equipados com uma pluralidade de câmeras digitais, hardware e programa de controle, específicos para a transmissão das imagens capturadas, via Internet, a um servidor de aplicação remoto, responsável pelo processamento e geração de um modelo tridimensional da face do usuário, assim como pelo armazenamento de tal imagem, permitindo ao usuário a seleção e customização da armação desejada, eventualmente ainda no módulo de captura, ou num momento posterior.

[0030] Um aspecto adicional do referido processo permite ao usuário customizar o modelo de armação selecionada com grafismos, frases, relevos, etc., obtendo um utensílio único não somente no ajuste à sua face, mas também em comparação a outros similares.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] As características da presente invenção ficarão aparentes a partir da sua descrição detalhada, a qual deve ser analisada em conjunto com os desenhos exemplificativos que acompanham este relatório em que a: - Fig. 1 exibe um diagrama de fluxo contendo todas as etapas do processo automático de seleção, personalização e customização de armação de óculos, objeto da presente invenção; - Fig. 2 exibe um diagrama gráfico contendo todas as etapas do processo automático de seleção, personalização e customização de armação de óculos, objeto da presente invenção; - Fig. 3 exibe uma vista global de um módulo de captura; - Fig. 4 exibe uma imagem frontal de um dispositivo de captura; - Fig. 5 exibe uma imagem posterior do dispositivo de captura; - Fig. 6 exibe uma imagem em perspectiva do dispositivo de captura, com detalhes do rebatimento dos suportes articulados dos conectores USB; - Fig. 7 exibe uma imagem esquemática do conjunto de hardware do dispositivo de captura; - Fig. 8 exibe a arquitetura lógica do programa de controle de captura; - Fig. 9 exibe uma imagem espacial da estrutura de revestimento com formato alveolar, do módulo de captura, com uma pluralidade de dispositivos de captura de imagem instalados; - Fig. 10 exibe uma vista explodida da cobertura com o formato de uma esfera oca; de uma malha de dispositivos de captura de imagem e da estrutura de revestimento com formato alveolar, do módulo de captura; - Fig. 11 exibe uma opção do ângulo de varredura da face de um usuário, realizada no interior do módulo de captura; e - Fig. 12 exibe uma outra opção do ângulo de varredura da face de um usuário, realizada no interior do módulo de captura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0032] A presente invenção propõe um equipamento para aquisição de dados de imagem 3D de um rosto e um método no qual uma armação específica, selecionada por um usuário, é modelada de forma automática, ajustando-se de forma personalizada às características do rosto do referido usuário, permitindo, além disso, a customização de aspectos adicionais, desejados ou requeridos no modelo da armação, e sua posterior fabricação.

[0033] O método para aquisição e processamento de imagens digitais descrito daqui por diante, é capaz de ser utilizado por qualquer usuário, permitindo que indivíduos sem conhecimento técnico sejam capazes de fornecer as informações necessárias para a confecção de uma armação que se ajuste de forma ótima ao seu rosto.

[0034] O equipamento para aquisição de dados de imagem 3D de um rosto compreende: - um módulo de captura (100), o qual apresenta uma cobertura (101) com o formato de uma esfera oca, com dimensões que podem variar desde 60 cm a 70 cm de diâmetro, seccionada paralelamente, por um plano secante, distando 45° do eixo central da esfera, formando um vão circular de 40 a 50 cm de diâmetro, o qual serve para acomodar internamente a cabeça de um usuário; - uma estrutura de revestimento (102) com formato alveolar e disposta internamente na cobertura (101) destinada a servir de suporte para uma pluralidade de dispositivos de captura de imagem (200); - uma estrutura de suporte (104), em formato de pedestal ou braço articulado, fixado a uma parede ou superfície vertical semelhante e a cobertura (101) do módulo de captura (100), serve para sustentar este último e possui articulações que permitem regular seu posicionamento vertical e horizontal, conferindo mobilidade e permitem a sua adaptação às características físicas dos usuários; - um Tablet PC (103), posicionado na porção frontal, próximo à borda do vão circular do módulo de captura (100), comunica-se com os dispositivos de captura de imagem (200) e, executa uma programação interativa destinada a orientar o usuário no correto posicionamento da face, dentro do módulo de captura (100), para efetivação do disparo sincronizado dos dispositivos de captura (200), durante a aquisição da imagem.

[0035] O dispositivo de captura de imagem (200), conforme exibido nas Figs. 4 e 5, possui formato de um suporte substancialmente quadrado, com uma lente de uma câmera (201), leds de flash (202), um circuito de controle (210) para o dispositivo que, por sua vez compreende: uma placa eletrônica com processador (211), memória (212), módulo sensor de imagem (213), mecanismo de foco de imagem (214), comunicação por conectores USB, micro USB host (215) e USB host (216), comunicação porWi-Fi (217), sistema de gerenciamento de bateria (218), de flash (202) e sistema de controle de disparo (219), em sua face frontal, que fica apontada para a face do usuário; pares de conectores USB, machos (203) e fêmeas (204), são dispostos de forma alternada, em suportes articulados (205), os quais permitem que estes conectores USB sejam rebatidos em um ângulo de até 45°, conforme exibido na Fig. 6, o que possibilita a sua montagem sobre superfícies arredondadas e em série, com uma pluralidade de arranjos sem danificar ou prejudicar o contato entre a série de dispositivos de captura (200) que se pretende utilizar, os quais, por exemplo, podem ser escolhidos entre: formato de uma tira simples, uma tira dupla, ou mesmo de uma malha, montada sobre a estrutura de revestimento (102), no módulo de captura (100), conforme exibido nas Figs. 9 e 10.

[0036] O sistema de disparo (219) do circuito de controle (210) do dispositivo de captura de imagem (200) permite a captura sincronizada e a posterior recuperação das imagens obtidas.

[0037] O sistema de disparo (219) oferece dois mecanismos de sincronização e ativação: - via rede (a), baseado no sincronismo acurado de relógios digitais incluídos na placa eletrônica de cada dispositivo de captura de imagem (200), os quais são controlados pelo processador (211); os quais, ao inicializar, os dispositivos executam uma rotina de sincronização implementada a partir do protocolo NTP que permite ajustar o relógio interno de cada placa em relação ao relógio do servidor com precisão superior a 1 milissegundo e, após o sincronismo dos relógios, um evento de disparo é enviado para os diversos equipamentos, com um momento agendado para ser executada a captura; ou - via sinal externo (b), baseado na emissão e recepção de um sinal de luz na faixa de frequência de infravermelho, também chamado de IR, disparado no ambiente e recebido pelas diversas câmeras por meio de um sensor IR.

[0038] Os dispositivos de captura de imagem (200) são dispostos no interior do módulo de captura (100), formando um ângulo de captura de 210° a 360° em tomo da cabeça do usuário, conforme exemplificado nas Figs. 11 e 12.

[0039] O programa de controle (230) do dispositivo de captura de imagem (200) compreende: núcleo base (231), aplicação de câmera (232), aplicação de disparo (233) e aplicação de recuperação de imagens (234).

[0040] O funcionamento do circuito de controle (210) e do programa de controle (230) do dispositivo de captura de imagem (200) viabiliza a captura sincronizada de imagens, realizadas pela pluralidade de dispositivos de captura de imagem (200), montados no mesmo arranjo (setup) e permitem a transmissão de tais imagens por meios de comunicação USB ou Wi-Fi, a um servidor de aplicação remoto.

[0041] O método automático para modelagem personalizada e fabricação de armações de óculos, objeto da presente invenção, conforme exemplificado de forma resumida nas Figs. 1 e 2, compreende as seguintes etapas: A. AQUISIÇÃO de uma série de imagens bidimensionais de diversos ângulos do rosto de um usuário, obtidas por um módulo de captura (100) e transmitidas a um servidor de aplicação remoto; B. DETERMINAÇÃO dos pontos de interesse da imagem tridimensional do rosto do usuário, realizada no servidor de aplicação remoto, construída por intermédio das imagens obtidas no módulo de captura (100); C. SELEÇÃO, por parte do usuário, em qualquer terminal conectado a Internet, do modelo de armação preferido, dentre uma gama de modelos que será ofertada; D. MODELAGEM PERSONALIZADA de uma armação selecionada, de acordo com os dados dos pontos de interesse da imagem tridimensional gerada e na medida do diâmetro da íris, bem como em informações pessoais do usuário como sexo, etnia e faixa etária; E. CUSTOMIZAÇÃO opcional, com elementos estéticos ou funcionais adicionados pelo usuário ao modelo de armação selecionado e modelado de forma personalizada às suas características faciais; F. ELABORAÇÃO de desenho técnico e envio da programação a uma máquina de manufatura para fabricação do modelo de armação escolhido, modelado de forma personalizada às características faciais e, opcionalmente, customizado pelo usuário; e G. FABRICAÇÃO automatizada do modelo de armação de óculos selecionado, modelado de forma personalizada e opcionalmente customizado pelo usuário.

[0042] A etapa inicial do processo descrito na presente invenção, referente à aquisição (A) da imagem da face do usuário, é realizada no módulo de captura (100), conforme a Fig. 3, especificamente desenvolvido para esse fim, posicionado preferencialmente em locais de acesso público, com grande fluxo de pessoas, como shopping centers, rodoviárias ou aeroportos.

[0043] Os dispositivos de captura de imagem (200) possuem eletrônica e programação específicos, para a captura de uma série de imagens bidimensionais de diversos ângulos da face do usuário, e a transmissão destas, via Internet, a um servidor de aplicação localizado remotamente ao local da captura, o qual será responsável pelo processamento, geração e armazenamento de um modelo tridimensional da face do usuário (B), permitindo ao indivíduo a posterior seleção (C) e customização (D) da armação desejada, eventualmente ainda no módulo de captura ou num momento posterior, em qualquer equipamento computacional com acesso à Internet.

[0044] A captura das imagens do rosto do usuário pode ser realizada com o disparo simultâneo de um número variável na faixa entre 5 e 40 dispositivos de captura de imagem (200).

[0045] De posse das imagens da face do usuário obtidas e transmitidas pelos dispositivos de captura de imagem (200), na etapa de aquisição (A), o programa de controle (230) executado no servidor de aplicação remoto ao local de captura, determinará os pontos de interesse da imagem tridimensional do rosto do usuário (B), para que qualquer armação selecionada seja automaticamente ajustada e modelada de forma personalizada às características dimensionais da face do referido usuário.

[0046] Mais especificamente, a definição dos pontos de interesse da face do usuário utiliza algoritmos independentes para identificação da íris e detecção da orelha, através da análise dos sinais referentes às imagens frontais e laterais do rosto de um usuário.

[0047] Com base na imagem frontal do rosto de um usuário, além da identificação da íris, o algoritmo executa as seguintes funções: 1. A identificação de pontos de interesse no rosto (pupila, cantos direito e esquerdo de cada olho e base da sobrancelha), assim como sexo, etnia e idade aproximada da pessoa são extraídas. 2. Com esses pontos de interesse, definem-se dois cortes retangulares na foto, que são as regiões de cada um dos olhos. Esse corte retangular apresenta as seguintes características: a. Largura = 1,5 x (distância entre o canto direito e esquerdo); b. Altura = 2 x (distância entre pupila e base da sobrancelha); c. Centro na pupila. 3. Para cada olho, é utilizado o algoritmo de detecção de íris, com adaptações naquele definido por Tan, que descreve os seguintes passos: a. Remoção do reflexo; b. Identificação das regiões da íris e da pele; c. Identificação da circunferência da íris através de operador integro-diferencial. 4. O resultado é a identificação de duas circunferências (centro e raio) na foto que representam as íris direita e esquerda. 5. A medida do diâmetro da íris é inferida a partir da relação entre os pixels da imagem e a medida real em milímetros. Para isso, é utilizado o estudo feito por Matsuda, que apresenta diâmetros médios da íris em função do sexo (masculino/feminino), e da etnia (asiático/caucasiano) e da idade.

[0048] Com base na imagem lateral do rosto de um usuário o algoritmo utilizado para a detecção da orelha executa as seguintes funções: 1. A identificação da orelha na foto é feita através de um classificador em cascata usando atributos Haar, proposto por Paul Viola e melhorado por Rainer Lienhart. Esse classificador foi treinado previamente com centenas de imagens com exemplos positivos (orelhas) e negativos (imagens arbitrárias sem orelhas). 2. Uma vez detectada a orelha, é feita uma busca na imagem (partindo da orelha) para encontrar o olho da pessoa. Essa busca é feita de acordo com algoritmo específico, que encontra o gradiente horizontal da imagem e faz uma busca, partindo da posição da orelha e indo em direção ao olho (direita no caso de foto de orelha direita, e esquerda no caso de foto de orelha esquerda), por um ponto com gradiente acentuado. Esse ponto é o olho.

[0049] Um aspecto adicional da Etapa B, onde ocorre a definição dos pontos de interesse da face do usuário, consiste na utilização de algoritmos específicos, que por inferência, realizam a identificação prévia do sexo, etnia e faixa etária do usuário. Estas informações são extremamente importantes para o processo de modelagem personalizada (D), e todas elas são confirmadas antes do início do processo de seleção (C).

[0050] As armações obtidas através do método proposto nesta invenção possuem tolerâncias dimensionais dentro dos padrões internacionais para métodos convencionais de óptica computacional.

[0051] Um dos aspectos da invenção permite que o usuário selecione (C) a armação desejada dentro de um conjunto com modelos de diversos estilos, cores e formatos, incluindo armações de grifes renomadas, que serão personalizadas (D) às suas características faciais e fabricadas (G) mantendo a identidade visual conferida pela marca da grife, bem como seu design peculiar.

[0052] Um aspecto adicional da invenção permite ao usuário customizar (E) o modelo de armação, diferente daqueles de grifes renomadas, selecionada com grafismos, frases, relevos, etc., obtendo um utensílio único não somente no ajuste à sua face (D), mas também exclusivo quando comparado a outros similares.

[0053] Outro aspecto da invenção permite que o usuário visualize a armação selecionada (C), virtualmente posicionada em seu rosto, inclusive com as customizações aplicadas, de forma a concluir as etapas de personalização (D) e customização (E) de forma segura, auxiliado pela capacidade de pré-visualização da armação aplicada a seu rosto, que influenciará sua decisão final sobre a fabricação (G), ou não, do utensílio modelado de forma personalizada.

[0054] Outro aspecto desta invenção permite a fabricação (G) de armações perfeitamente ajustadas ao rosto de usuários vítimas de acidentes ou com deformidades faciais congênitas, possibilitando a tais usuários, a utilização confortável de óculos, sejam para a correção de ametropias, ou apenas óculos escuros.

[0055] O método objeto da presente invenção permite a fabricação (G) de armações utilizando como matéria prima, materiais os quais podem ser escolhidos entre: acetato, titânio, madeira, prata, ouro, entre outros.

[0056] As máquinas de manufatura automática, utilizadas no processo de fabricação (G) do processo reivindicado nesta invenção, são Fresadoras operadas por controles numéricos computadorizados (CNC - Computer Numerícal Control).

[0057] Embora a presente invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referências exemplificativas da mesma, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças na forma e nos detalhes podem ser realizadas na mesma sem se desviar do âmbito da presente invenção englobado pelas suas reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, caracterizado por compreender: - um módulo de captura (100), o qual apresenta uma cobertura (101) com o formato de uma esfera oca, com dimensões que podem variar desde 60 cm a 70 cm de diâmetro, seccionada paralelamente, por um plano secante, distando 45° do eixo central da esfera, formando um vão circular de 40 a 50 cm de diâmetro, o qual serve para acomodar internamente a cabeça de um usuário; - uma estrutura de revestimento (102) com formato alveolar e disposta intemamente na cobertura (101) destinada a servir de suporte para uma pluralidade de dispositivos de captura de imagem (200); - uma estrutura de suporte (104), em formato de pedestal ou braço articulado, fixado a uma parede ou superfície vertical semelhante e a cobertura (101) do módulo de captura (100), serve para sustentar este último e possui articulações que permitem regular seu posicionamento vertical e horizontal, conferindo mobilidade e permitem a sua adaptação às características físicas dos usuários; - um Tablet PC (103), posicionado na porção frontal, próximo à borda do vão circular do módulo de captura (100), comunica-se com os dispositivos de captura de imagem (200) e, executa uma programação interativa destinada a orientar o usuário no correto posicionamento da face, dentro do módulo de captura (100), para efetivação do disparo sincronizado dos dispositivos de captura (200), durante a aquisição da imagem.

2. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de captura de imagem (200) possuir formato de um suporte substancialmente quadrado, com uma lente de uma câmera (201), leds de flash (202), um circuito de controle (210) para o dispositivo que, por sua vez compreende: uma placa eletrônica com processador (211), memória (212), módulo sensor de imagem (213), mecanismo de foco de imagem (214), comunicação por conectores USB, micro USB host (215) e USB host (216), comunicação por Wi-Fi (217), sistema de gerenciamento de batería (218), de flash (202) e sistema de controle de disparo (219), em sua face frontal, que fica apontada para a face do usuário; pares de conectores USB, machos (203) e fêmeas (204), dispostos de forma alternada, em suportes articulados (205), os quais permitem que estes conectores USB sejam rebatidos em um ângulo de até 45°, o que possibilita a sua montagem sobre superfícies arredondadas e em série, com uma pluralidade de arranjos os quais, por exemplo, podem ser escolhidos entre: formato de uma tira simples, uma tira dupla, ou mesmo de uma malha, montada sobre a estrutura de revestimento (102), no módulo de captura (100).

3. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema de disparo (219) do circuito de controle (210) do dispositivo de captura de imagem (200) permitir a captura sincronizada, a posterior recuperação das imagens obtidas e oferecer dois mecanismos de sincronização e ativação: - via rede (a), baseado no sincronismo acurado de relógios digitais incluídos na placa eletrônica de cada dispositivo de captura de imagem (200), os quais são controlados pelo processador (211); os quais, ao inicializar, os dispositivos executam uma rotina de sincronização implementada a partir do protocolo NTP que permite ajustar o relógio interno de cada placa em relação ao relógio do servidor com precisão superior a 1 milissegundo e, após o sincronismo dos relógios, um evento de disparo é enviado para os diversos equipamentos, com um momento agendado para ser executada a captura; ou - via sinal externo (b), baseado na emissão e recepção de um sinal de luz na faixa de frequência de infravermelho, também chamado de IR, disparado no ambiente e recebido pelas diversas câmeras por meio de um sensor IR.

4. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os dispositivos de captura de imagem (200) serem dispostos no interior do módulo de captura (100), formando um ângulo de captura de 210° a 360° em tomo da cabeça do usuário.

5. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o programa de controle (230) do dispositivo de captura de imagem (200) compreender: núcleo base (231), aplicação de câmera (232), aplicação de disparo (233) e aplicação de recuperação de imagens (234) e o funcionamento do circuito de controle (210) e do programa de controle (230) do dispositivo de captura de imagem (200) viabilizarem a captura sincronizada de imagens, realizadas pela pluralidade de dispositivos de captura de imagem (200), montados no mesmo arranjo (setup) e permitem a transmissão de tais imagens por meios de comunicação USB ou Wi-Fi, a um servidor de aplicação remoto.

6. EQUIPAMENTO PARA AQUISIÇÃO DE DADOS DE IMAGEM 3D DE UM ROSTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os dispositivos de captura de imagem (200) possuírem eletrônica e programação específicos, para a captura de uma série de imagens bidimensionais de diversos ângulos da face do usuário, e a transmissão destas, via Internet, a um servidor de aplicação localizado remotamente ao local da captura, o qual será responsável pelo processamento, geração e armazenamento de um modelo tridimensional da face do usuário; e a captura das imagens do rosto do usuário pode ser realizada com o disparo simultâneo de um número variável na faixa entre 5 e 40 dispositivos de captura de imagem (200).

7. MÉTODO AUTOMÁTICO PARA MODELAGEM PERSONALIZADA E FABRICAÇÃO DE ARMAÇÕES DE ÓCULOS, por meio do equipamento para aquisição de dados da reivindicação 1, caracterizado por compreender as seguintes etapas: A. AQUISIÇÃO de uma série de imagens bidimensionais de diversos ângulos do rosto de um usuário, obtidas por um módulo de captura (100) e transmitidas a um servidor de aplicação remoto; B. DETERMINAÇÃO dos pontos de interesse da imagem tridimensional do rosto do usuário, realizada no servidor de aplicação remoto, construída por intermédio das imagens obtidas no módulo de captura (100); C. SELEÇÃO, por parte do usuário, em qualquer terminal conectado a Internet, do modelo de armação preferido, dentre uma gama de modelos que será ofertada; D. MODELAGEM PERSONALIZADA de uma armação selecionada, de acordo com os dados dos pontos de interesse da imagem tridimensional gerada e na medida do diâmetro da íris, bem como em informações pessoais do usuário como sexo, etnia e faixa etária; E. CUSTOMIZAÇÃO opcional, com elementos estéticos ou funcionais adicionados pelo usuário ao modelo de armação selecionado e modelado de forma personalizada às suas características faciais; F. ELABORAÇÃO de desenho técnico e envio da programação a uma máquina de manufatura para fabricação do modelo de armação escolhido, modelado de forma personalizada às características faciais e, opcionalmente, customizado pelo usuário; e G. FABRICAÇÃO automatizada do modelo de armação de óculos selecionado, modelado de forma personalizada e opcionalmente customizado pelo usuário.

8. MÉTODO AUTOMÁTICO PARA MODELAGEM PERSONALIZADA E FABRICAÇÃO DE ARMAÇÕES DE ÓCULOS, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por de posse das imagens da face do usuário obtidas e transmitidas pelos dispositivos de captura de imagem (200), na etapa de aquisição (A), o programa de controle (230) executado no servidor de aplicação remoto ao local de captura, determinar os pontos de interesse da imagem tridimensional do rosto do usuário (B), para que qualquer armação selecionada seja automaticamente ajustada e modelada de forma personalizada às características dimensionais da face do referido usuário e a definição dos pontos de interesse da face do usuário utilizar algoritmos independentes para identificação da íris e detecção da orelha, através da análise dos sinais referentes às imagens frontais e laterais do rosto de um usuário.

9. MÉTODO AUTOMÁTICO PARA MODELAGEM PERSONALIZADA E FABRICAÇÃO DE ARMAÇÕES DE ÓCULOS, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por as armações obtidas através do método proposto nesta invenção possuírem tolerâncias dimensionais dentro dos padrões internacionais para métodos convencionais de óptica computacional e permitir que o usuário selecione (C) a armação desejada dentro de um conjunto com modelos de diversos estilos.

10. MÉTODO AUTOMÁTICO PARA MODELAGEM PERSONALIZADA E FABRICAÇÃO DE ARMAÇÕES DE ÓCULOS, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por permitir ao usuário opcionalmente customizar (E) o modelo de armação, incluindo grafismos, frases ou relevos; e permitir que o usuário visualize a armação selecionada (C), virtualmente posicionada em seu rosto, inclusive com as customizações aplicadas, de forma a concluir as etapas de personalização (D) e customização (E) de forma segura, que influencia na decisão final sobre a fabricação (G) da armação.