众所周知，微软 HoloLens 这样的比较成熟的 AR 产品仍然在探索应用场景，以致于人们想起 AR，首先联想到的就是娱乐应用，比如手游精灵宝可梦 Go，短视频里的卡通换头特效，iOS 系统里的拟我表情（Emoji）。
但事实上，AR 这个概念最早诞生于工业制造领域，无论是严肃性，还是应用价值都毫不逊于 AI。两者结合的产物，很可能成为未来传统行业数字化、智能化转型的关键。
一家名为 Opteyes的中国公司，正在尝试结合AR和AI两项新兴技术，打造一套远程选配眼镜的虚拟试戴服务。
这家公司 2019 年成立于上海，由波士顿咨询集团数字风险投资公司（BCG Digital Venture）和一家全球领先的视光学巨头共同打造。前者是知名咨询机构波士顿咨询集团（BCG）全资子公司，专门负责挖掘并发展突破性的数字化产品和平台。
所谓突破性，就是在传统行业模式中找到突破口。对于 Opteyes 来说，他们希望借助在眼镜行业，尤其是眼镜挑选和试戴环节，引入 AR 和 AI 技术，推动行业数字化转型。
AR 和 AI 强强联合，打造逼真的虚拟试戴
在互联网思维普及的今天，眼镜行业仍然依赖于线下零售，配镜流程十分传统。
如果你戴眼镜，不妨想想上次配眼镜的经历。面对成百上千副镜架，再雷厉风行的人都可能被逼出选择困难症。而且有的镜架看着好看，但戴起来不一定合适，于是就要不停的摘、戴眼镜，整个过程繁琐且充满随机性。
一番周折选好眼镜后，又要面对验光和配镜的漫长等待。不知不觉，一天时间就过去了。对于许多上班族来说，难以在快节奏的现代社会中兼顾视力健康和时间成本。
想要在电商上远程选镜，又有许多无法解决的痛点，比如验光不准确，看不到实物镜架，仅凭照片无法判断尺寸和风格是否合适，而且选镜技术不成熟 —— 一些网站直接在顾客照片上贴上镜框，根本不能作为判断依据，无法给予用户信任感。
针对这些问题，Opteyes 研发了一套基于移动端应用的虚拟试戴系统，其中用到了三项核心技术：AR 增强现实，3D 拓扑技术和 AI 推荐算法。
图 | Opteyes 应用
比如说，远程配镜的最大弊端是无法直观感知眼镜大小是否合脸，风格是否合适。
从技术的角度来看，想要解决这个问题，需要一套虚拟试戴解决方案。为了最佳用户体验，必须要获得人脸数据和镜架数据。
人脸数据因人而异，因此只有 2D 数据的普通照片是远远不够的。Opteyes 利用了 iPhone 系列智能手机上的前置景深摄像头，通过面部扫描来测量鼻宽、鼻高、面宽以及瞳距等相关信息。
具体来说，自 iPhone X 以来，所有型号都配有 TrueDepth 原深感摄像头，其性质是基于红外结构光的深度相机系统，除了普通感光元件，还集成了泛光感应元件，红外镜头和点阵投影仪。
图 | TrueDepth 摄像头的三个核心组件
三个组件构成了 TrueDepth 摄像头的核心，其中最重要的是点阵投影仪。它可以在人脸上投射超过 3 万个不可见的红外光点，再由红外镜头捕获这些光点，计算得出人脸 3D 数据，再结合普通摄像头的 2D 图像数据，就能建立精准的 3D 人脸数字模型。
相比 TOF 等景深摄像头，TrueDepth 摄像头所用的结构光技术，在分辨率，材质和颜色还原度，以及深度数据完整性上具有天然优势。由此得到的 3D 人脸模型，被苹果用于 FaceID 生物特征识别功能中，其保真度可见一斑。这也为实现虚拟试戴打下了基础。
在没有 TrueDepth 摄像头的安卓手机上，Opteyes 则利用 Unity 3D 追踪技术，ARCore 框架和机器学习算法，实现对人脸的建模和追踪。
拿到人脸数据后，Opteyes 构建了基于 ARKit 或 Unity3D 的 AR 算法（取决于 iOS 还是安卓），用于实现虚拟试戴功能，并搭载于同名应用 Opteyes 中。
所谓的虚拟试戴，并非简单粗暴地把眼镜贴到人脸上。在 AR 技术支持下，应用里的你其实是一个 3D 模型，而非 2D 贴图。应用会捕捉你的脸部、头部运动，用几秒钟的时间锁定双眼的位置，然后就能给你戴上眼镜。
图 | 虚拟试戴展示配图
这里就需要用到镜架数据了。为了最大程度还原真实镜架的细节，Opteyes 利用了 3D 拓扑技术对镜架建模。
3D 拓扑是一个非常复杂的过程，简单来说就是如何用最少的面还原出实物的真实走形，可以在保证高分辨率的前提下，保证模型不会在实际应用中卡顿和变形。
之于镜架来说，其款式不计其数，而每款镜架的材质、纹理、图案、尺寸、配色五花八门，都要用技术手段保证高分辨率和保真度。另外，Opteyes 还为镜架供应商开发了素材预览工具，以便快速核对镜架属性。
有了准确的脸部模型和镜架模型之后，才能将虚拟眼镜 “佩戴” 在人脸上。
虚拟试戴时，用户可以随意转动头部，从多个角度观察和比较不同镜架上脸的效果，无论是凹出各种造型，还是把手机拿远和靠近，或者是只露出半边脸，都不会出现 “眼镜掉落” 的情况。
图 | 换镜架配图
为了方便用户观察镜架，Opteyes 还用到了四倍抗锯齿和光线估算技术。
前者通常是运用在游戏中的技术，可以保证模型边缘在放大后仍然平滑，用在这里可以保证镜腿和镜框的细节清晰度。后者则是结合苹果 ARKit 或安卓 ARCore 镜片素材，在明亮及昏暗环境下均能显示眼镜反光亮度及颜色，增加真实感。
值得一提的是，Opteyes 还在虚拟试戴中提供了拍照和录屏功能，方便回看试戴效果 —— 虚拟试戴时用户可能会摘下眼镜，近视用户可能看不清试戴效果。
至于如何挑选镜架，在传统零售店中，导购扮演了推荐镜架的角色，但在数字化模式下，AI 算法其实更能胜任这份工作。比如电商平台上常见的个性化商品推荐，京东还推出了 AI 导购机器人 JOY，背后都是 AI 算法。
图 | AI 算法判断脸型
类比到 Opteyes 上，在挑选镜架的过程中，如果用户拿不准自己的脸型和风格，不知道哪些哪些镜架适合自己，就可以利用应用中的 AI 推荐功能。
该功能使用了基于机器学习的 AI 算法，会从用户脸型、镜架偏好、使用行为、验光及处方结果等多个维度进行评估，最终给出个性化推荐镜架。
Opteyes 表示，其 AI 算法是自主研发和训练的，可以利用大数据快速优化和迭代，以适应流行趋势。
不仅仅是虚拟试戴和人工智能
当然，配眼镜不仅只有挑选镜架一个环节，还涉及到验光、挑选镜片、制作镜片等多个流程。
目前来说，像验光这样精细的、需要验光师职业经验的工作还很难远程完成。在 Opteyes 的服务流程中，验光也是在线下完成的。
为了提升效率，Opteyes 选择了企业作为线下切入点，工作人员和验光师会携带验光设备前往写字楼或办公区域，为企业客户的员工提供全套验配镜服务。对于有配镜需求的人来说，可以通过 AR 虚拟试戴节省逛眼镜店的时间，只专注于验光即可，一个人平均需要 20-30 分钟。
据 Opteyes 介绍，他们的验光设备是来自于德国光学巨头蔡司的 i.Profiler®plus 屈光分析仪，集波前像差、自动验光、角膜地形图和角膜曲率测量功能为一体，大约 60 秒就能完成测量且全程自动化。在保证屈光度误差小于 1% 的前提下，还能捕捉泪膜病变和角膜异常等眼病风险。
图 | 蔡司 i.Profiler®plus 屈光分析仪
验光完成后，用户会获得个人视力健康档案。这些隐私数据，连同 AR 试戴时捕获的人脸数据，都会经过加密保护。比如人脸数据是不会储存在后端服务器上的，AI 算法完成计算后就会销毁。
至于未来的发展方向，Opteyes CEO 王洁玮在接受采访时表示，“我们希望未来能更好地利用 AI 技术，将更多的线下服务转移到线上，利用 AI 推荐镜片等。在为用户带来更流畅的配镜体验的同时，实现真正的一站式数字化配镜。”
其实就像 AI 刚刚进入我们生活的某些领域时一样，在特定应用场景下，我们会觉得没这个必要，因为已经习惯了传统方式。
之于目前的眼镜行业也是一样，虽然 Opteyes 也没有解决全部的痛点，比如仍然需要线下验光，以及依赖于验光师的经验。但他们在 AR 和 AI 技术上的突破性尝试，兼顾创意和用户体验的虚拟试戴，都足以让人眼前一亮。
或许这就是科技改变生活的价值所在。
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作为今日头条青云计划、百家号百+计划获得者，2019百度数码年度作者、百家号科技领域最具人气作者、2019搜狗科技文化作者、2021百家号季度影响力创作者，曾荣获2013搜狐最佳行业媒体人、2015中国新媒体创业大赛北京赛季军、 2015年度光芒体验大奖、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。
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