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基于双目视觉的色盲辅助技术的研究

麦树彬  
【摘要】:色盲色弱是普遍存在的问题,在人口中男女中所比例分别为8%和0.5%,以全球人口60亿为计,色盲人群的绝对数量是很庞大的,超过2亿5000万人。然而当今社会对这种色觉障碍并没有充分的重视,大部分色盲色弱人士本身没有意识到自身存在的这个问题。另外,近年来迅猛发展的计算机科学技术带来了许多丰富多样的视像娱乐内容,然而现今的显示系统并没有充分考虑色盲色弱人群的需要,这使得色盲色弱人士不能充分地和正常色觉的家人一起享受这类视像娱乐内容带来的乐趣。本课题针对色觉障碍人士所遇到的问题,对色盲色弱辅助技术进行了的研究。针对当今社会对色觉障碍没有充分重视的问题,本文实现了一个基于不同颜色空间变换的色盲视觉模拟方法。该方法通过分析人类视网膜上不同视锥细胞对不同频率色光的响应特点建立数学模型,把图像从现代显示器常用的RGB颜色空间转换到基于视锥细胞响应特点的LMS颜色空间,然后对不同色盲的类型进行数学建模和列方程求解得出对应的变换矩阵,实现图像从正常视觉转换到色盲视觉。针对色盲色弱人士因为不能正确区别某些颜色信息而不能充分享受丰富多样的视像娱乐内容的问题,本文实现了一个基于矩阵差的色盲图像纠正方法。对于特定的色盲色弱人士,该方法通过色盲视觉模拟的方法计算出其视觉画面,然后通过与正常色觉的视觉画面矩阵作差,对该分量进行光谱偏移处理,最后与原图叠加得到处理后的图像。针对色盲色弱人士不能充分地和正常色觉用户一起欣赏同一个视像画面的问题,本文创新性地提出基于双目视觉的色盲辅助技术。该技术通过把前沿的双目立体显示技术与基于矩阵差的色盲图像纠正方法结合,使用最优化参数的方法迭代计算出一对图像,这对图像在双目立体显示器显示,正常色觉人士直接观看显示器可看到与原图几乎一样的图像,色盲色弱人士配戴立体眼镜观看显示器则可看到颜色得到修正的画面。本文最后对多个其他学者提出的色盲纠正方法进行实现和分析,并邀请色盲色弱人士和正常色觉人士进行用户测试。实验结果表明,已有的基于图像处理的方法都能在一定程度上提高色盲色弱人士辨别信息的能力,而本文方法在不影响正常色觉人士观看的情况下,相比其他方法更能提升色盲色弱人人士对图像不则颜色区域的辨识度。


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