JP2004321659A - 色覚特性の定量的測定システム、並びに視覚的自己評価システム、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイ上に表示できる色空間を利用して、色覚特性を簡単且つ定量的に測定でき、しかも被験者が知覚的に自己評価するシステム等の提供。
【解決手段】色度図の無彩色点Ｗ（Ｄ６５）を中心交点とし、複数の直線４３，４５，４７を描き、Ｗと各直線上の点を２つ表示した測定画面を被験者に見せ、識別できるか否かの回答を取得する。そして、回答に基づいて、境界座標５３を決定し、境界座標から曲線５４を生成する。この作業を複数回することで、複数の曲線を生成し、その曲線から近似的に得られた境界曲線に基づき、色弁別の可能領域６２、不確定領域６３、不能領域６５の画像データを生成する。このシステムによれば、色覚特性等を被験者が簡単に測定でき、しかも被験者自身が視覚的に評価できる。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の色覚特性を定量的に測定し、且つ視覚的に自己評価できる色覚特性の定量的測定システム、並びに視覚的自己評価システム、方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は被験者に色の点によって数字等のパターンを印刷した石原式色覚検査表を見せて読取れるか否かの回答をもらうことで、該被験者の色覚特性、即ち色覚異常の有無を判定していた。
しかしながら、この方法では、被験者が印刷物を反射光で見るため、印刷インクの退色や印刷紙の風化による変色が避けられないことや、照明条件の安定した確保が困難であることなどから、検査結果に対する信頼性は必ずしも高くない。
また、この方法では、検査表から数字等が読取れるか否かの回答をもらうため、定性的な判定はできたが、読取り難さがどの程度なのかを定量的に判定することはできなかった。
更に、被験者がどの程度色覚特性に異常があるのかは自分で評価することはできなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近では技術の発展により、コンピュータのディスプレイ上に、高品質なｓＲＧＢ規格の色空間を表現できる。それ故、このディスプレイ上に表示できる色空間を利用して、色覚特性を簡単且つ定量的に測定でき、しかも被験者が知覚的に自己評価するシステム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、同じ明度の２つの色を表示する測定画面生成手段と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記２つの色の色度図上の位置座標を関連付けた色覚特性データを生成する色覚特性データ生成手段とを備えることを特徴とする色覚特性の定量的測定システムである。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載した色覚特性の定量的測定システムにおいて、測定画面生成手段では２つの色中一方の色を特定の色で表示し、色覚特性データ生成手段では回答と他方の色の色度図上の位置座標を関連付けた色覚特性データを生成することを特徴とする定量的測定システムである。
【０００６】
請求項３の発明は、同じ明度の特定の色と前記色以外の２つの色を表示する測定用画面生成手段と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記特定の色以外の色の色度図上の位置座標に基づいて、前記の特定の色のまわりの色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の境界を画定する複数の境界座標を決定する境界座標決定手段と、前記の決定された複数の境界座標に基づいて色度図上の色彩の色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の画像を生成する領域画像生成手段とを備える色覚特性の視覚的自己評価システムである。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３に記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、測定画面生成手段がｓＲＧＢ規格のディスプレイ画面に描画する画像を作成するものであることを特徴とする視覚的自己評価システムである。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項３または４に記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、境界座標決定手段が二分探索法を利用して境界座標を決定するものであることを特徴とする視覚的自己評価システムである。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項３から５のいずれかに記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、生成された領域画像にｘ−ｙ軸、目盛り等の画像を合成して表示する評価画面生成手段を備えることを特徴とする視覚的自己評価システムである。
【００１０】
請求項７の発明は、色覚的特性の視覚的自己評価方法であって、同じ明度の特定の色と前記色以外の２つの色を表示する測定画面生成段階と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記特定の色以外の色の色度図上の位置座標に基づいて、前記の特定の無彩色のまわりの色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の境界を画定する複数の境界座標を決定する境界座標決定段階と、前記の決定された複数の境界座標に基づいて色度図上の色彩の色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の画像を生成する領域画像生成段階とを備えることを特徴とする色覚特性の視覚的自己評価方法である。
【００１１】
請求項８の発明は、コンピュータに、請求項３から６のいずれかに記載した視覚的自己評価システムの測定用画面生成手段と、境界座標決定手段と、領域画像生成手段とを機能として実現するための視覚的自己評価プログラムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図１から図１１によって本発明の実施の形態に係る色覚特性の自己評価システムを説明する。この自己評価システムは、定量的測定システムを包含している。
図１は自己評価システムの物理的構成を示すブロック図である。
自己評価システムは、図１に示すようにシステム全体を制御するＣＰＵ１と、入力手段としてのマウス３と、表示手段としてのディスプレイ５と、システムを動作させるためのプログラムやデータを格納するＲＡＭ７と、システムの起動時にハードディスクに記憶されているプログラムやデータをＲＡＭ７に記憶させるためのプログラムを格納したＲＯＭ９、外部記憶装置の代表的な例であるハードディスク１０を備えている。更に、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１１を備えており、ＷＷＷサーバ１３とインターネット通信網１５を通じて双方向通信が可能となっている。
【００１３】
図２は自己評価システムの論理的構成を示すブロック図である。
測定画面生成手段１７、編集画面生成手段１８、色覚特性データ生成手段１９、評価画面生成手段２１の各手段はＣＰＵ１が自己評価プログラムに従って必要な処理を実行することによって実現される。色覚特性データ生成手段１８は、境界座標決定手段２３と、領域画像生成手段２５とで構成されている。
なお、本実施の形態では、自己評価プログラムは、ＷＷＷサーバ１３からダウンロードにより取得され、ハードディスク１０に格納されているが、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してもよい。
また、測定画面の設定条件を格納する設定条件データベース２７、色度図を格納する色度図データベース２９、領域画像を格納する領域画像データベース３１、座標軸や目盛り等を格納する付加画像データベース３３を備えている。
【００１４】
図４は測定画面生成手段１７の動作によりディスプレイ５上に表示された測定画面を示す。
このディスプレイ５は、ｓＲＧＢ規格で表色されている。このｓＲＧＢ規格における原色Ｒ，Ｇ，Ｂの色光と無彩色光Ｗ（Ｄ６５）の色度値は、以下の通りである。
【００１５】
【表１】

【００１６】
ＸＹＺ表色系の任意の色は、以下の公式でｓＲＧＢ規格のＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの値に変換できる。
【００１７】
【数１】

上記の変換式を逆変換すると、以下の公式が得られる。
【数２】

【００１８】
式（２）より、
【数３】

の関係式が成立する。
【００１９】
Ｙの値は明度に対応している。本実施の形態に係る自己評価システムでは、同じ明度、即ち同じＹ値における、無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色彩の色弁別領域を測定するものである。従って、Ｙ値が一定に保たれるように、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓ値を調整する。
なお、画面送信信号にはγ補正が加えられており、明度やＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの割合が適正化されたものが測定画面として表示される。
【００２０】
図３は、ｘ−ｙ色度図である。この色度図は、色度（色相、彩度）を表現し、図示されないＹ軸で明度を表現している。色度図上において全ての色が表現されている。中心に向かうほど彩度が低くなり、色度図周囲の境界では単色となる。図３に示すように、人間の可視範囲は馬蹄形領域３３内であるが、ＣＲＴの表示可能範囲は内側の三角形領域３５内である。
従って、この三角形領域３５内の色を測定画面としてディスプレイ５に表示することになる。
【００２１】
図４は測定画面を示す。
中心の正方形３７を上下で２分割し、下領域３９と、上領域４１を作り出している。下領域３９は、図３に示す色度図における無彩色点Ｗ（Ｄ６５）の色で塗りつぶしている。上領域４１は、図３に示す色度図において、即ち、同じ明度における色度図において、無彩色点Ｗ（Ｄ６５）を中心交点として６０°毎に分割する３本の直線４３，４５，４７を描き、いずれかの直線上にある色、通常は有彩色で塗りつぶしている。
下領域３９と上領域４１の境界４９及び正方形３７の周囲領域５１は黒色、即ちＲｓ＝Ｇｓ＝Ｂｓ＝０の値の色で塗りつぶしているが、図４では視覚的理解の便宜のため、周囲領域５１は白で表現されている。
【００２２】
正方形３７の大きさは視度が２°になるように設定される。
測定画面の表示時間は２秒間である。２秒という表示時間は被験者が思考するには不十分で、直感的に判断せざるを得ない適当な時間ということで設定されている。
上記の測定画面は、測定画面生成手段１７が設定条件データベース２７に格納された画面の設定条件と、色覚特性のデータ生成手段１９の動作により取得した上領域４１を塗りつぶす有彩色の指示により、生成されている。
【００２３】
境界座標決定手段２３の動作により、境界座標を所謂二分探索法（ｂｉｎａｒｙ ｓｅａｒｃｈ）を利用して探索し、決定する。ここで言う境界座標とは、無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色彩の色弁別可能領域と色弁別不確定領域と色弁別不能領域のそれぞれの領域を画定するための境界座標を意味する。なお、中心に不能領域が存在し、周辺に可能領域が存在し、不能領域と可能領域の中間に不確定領域が存在すると仮定している。
【００２４】
具体的には、先ず、色度図データベース２９が読み込まれ、一つの直線、例えば直線４３と三角形領域３５の交点Ｐと無彩色点Ｗ（Ｄ６５）の中点Ｐ１を上領域４１を塗りつぶす色に指定し、測定画面を表示する。
被験者は測定画面を見て、表示された２つの色が識別できたか否か、即ち同じか否かを判断し、「違う」と判断した場合にはマウスをクリックし、「同じ」と判断した場合には何もアクションしない。
【００２５】
図５は二分探索法による探索範囲の狭め方を説明する図である。
「同じ」との回答を取得（受信）した場合には、点Ｐ１と無彩色点Ｗ（Ｄ６５）との間はもはや探索する必要はなくなる。次に、上領域４１を点Ｐと点Ｐ１との中間に位置する点Ｐ２の色で塗りつぶした測定画面を表示する。探索すべき境界座標は、点Ｐと点Ｐ１との間に存在するからである。
一方、「違う」との回答を取得した場合には、点Ｐと点Ｐ１との間はもはや探索する必要はなくなる。次に、上領域４１を点Ｐ１と無彩色点Ｗ（Ｄ６５）との中間に位置する点Ｐ１／２の色で塗りつぶした測定画面を表示する。探索すべき境界座標は、点Ｐ１と無彩色点Ｗ（Ｄ６５）との間に存在するからである。
【００２６】
このように、探索する範囲、即ち測定画面の上領域４１を塗りつぶす色の範囲を狭めていき、境界座標と決定する。直線４３，４５，４７につき、無彩色点Ｗ（Ｄ６５）を挟んで２点ずつ境界座標を決定する。
図６（Ａ）は、直線４３，４５，４７上の境界座標を示す。５３で示される黒丸が境界座標である。
【００２７】
直線４３，４５，４７上の６つの境界座標５３を取得すると、領域画像作成手段２５の動作により、直線４３，４５，４７と境界座標５３を編集画面生成手段１８に送り、直線４３，４５，４７と境界座標５３を描画した画面をディスプレイ５上に表示する。
そして、被験者がマウス３の操作により境界座標５３を繋いだ曲線を作成（送信）すると、マウス３の軌跡画像データを生成し、図６（Ｂ）に示すように、生成した曲線５４を合成画像としてディスプレイ５上に重ねて描画すると共に、登録する。
【００２８】
被験者が更に２回同じ操作を行うことにより、更に２つの境界座標５５，５７、曲線５６，５８を生成及び登録する。
そして、図７（Ａ）に示すように、３つの曲線５４、５６、５８を重ね合わせた合成画像をディスプレイ５上に描画する。
【００２９】
被験者が、マウス３の操作により最外側の境界座標５３、５５又は５７を繋いだ曲線を色弁別の可能領域と不確定領域との境界を画定する第１境界曲線５９として作成すると、作成した第１境界曲線５９を合成画像として、マウス３の軌跡画像データを作成し、登録する。また、マウス３の操作により最内側の境界座標５３、５５又は５７を繋いだ曲線を色弁別の不確定領域と不能領域の境界を画定する第２境界曲線６１として作成すると、作成した第２境界曲線６１を合成画像として、マウス３の軌跡画像データを作成し、登録する。そして、第１境界曲線５９と第２境界曲線６１の画像データに基づいて、第１境界曲線５９より外側の領域を色弁別の可能領域６２とし、第２曲線６１より内側の領域を色弁別の不能領域６５とし、該２つの領域に挟まれた領域を色弁別の不確定領域６３とする領域画像データを生成し、領域画像データベース３１に登録する。
【００３０】
評価画面生成手段２１の動作により、領域画像データベース３１と付加画像データベース３３が読み込まれ、生成された領域画像がディスプレイ５上に評価画面として表示される。図８は被験者の評価画面である。この評価画面は無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色彩の色弁別領域を示すものであり、６２は色弁別の可能領域を示し、６３は不確定領域を示し、６５は不能領域を示している。不確定領域６３はグレーゾーンになっている。
視覚的判断の便宜のために、色弁別の不確定領域６３は隣接する可能領域６２と不能領域６５と視覚的に明瞭に識別できるよう、異なる色調の色で塗りつぶしている。また、色度図の座標軸や目盛り等の付加画像データも合成されて表示される。
【００３１】
本実施の形態を図９に示す処理フローチャートに従って説明すると、以下の通りとなる。
ステップＳ１では、測定画面生成手段１７と色覚特性データ生成手段１９の境界座標決定手段２１が動作して、測定画面をディスプレイ５上に表示する。そして被験者からの回答を取得（受信）すると、二分探索法に従って次の測定画面をディスプレイ５上に表示する。この繰り返し処理により境界座標を決定する。
ステップＳ２では、領域画像生成手段２３と編集画面生成手段１８が動作して、境界座標に基づいて境界曲線を生成した後に、領域画像を生成し、領域画像データベース３１に登録する。
ステップＳ３では、評価画像生成手段２１が動作して、編集した領域画像が評価画面に表示される。
【００３２】
図８は、色覚異常者の被験者に関して本システムにより測定されたデータの評価画面である。図１０は、２０歳の被験者に関して測定されたデータの評価画面である。図１１は６０歳の被験者に関して測定されたデータの評価画面である。
このように評価画面が出ることで、色弁別範囲の面積や形状と、色弱、色盲等の色覚異常だけでなく加齢効果や疲労効果等との相関関係を見ることができる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、プログラムはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体を介して入手してもよい。
また、上記の実施の形態で使用したコンピュータは一般的なものであり、ディスプレイ５に表示できる諧調数は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ２５６（８ビット）である。本実施の形態では二分探索法（ｂｉｎａｒｙ ｓｅａｒｃｈ）を利用することから、測定画面に表示する諧調数を増やせば二分探索の精度を上げることができる。従って、画像処理技術として確立されている擬似諧調表示技法を用いることによって必要なだけ諧調数を増やしてもよい。図１０に示す評価画面のグレーゾーン内の楕円はマックアダムにより観察されたものであるが、ディスプレイ５に表示できる諧調数が２５６の場合にはこの楕円は測定することが困難である。従って、色覚正常者の精度の高い測定を望む場合には、擬似諧調表示技法を利用することが推奨される。
【００３４】
自己の色覚特性を簡単に知りたい場合には、不確定領域は必ずしも作成する必要はない。
境界座標の決定から始める一連の作業を、上記の実施の形態では３回しているが、この回数は必ずしも限定されるものではなく、数多くすればするほど結果の精度が高くなることは言うまでもない。
また、上記の実施の形態では、曲線をポインティングデバイスとしてのマウスを用いて被験者が描画していたが、現在既に確立されているパラメトリック曲線法などを利用して、ＣＰＵによる処理により生成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の色覚特性の自己己評価システムによれば、このディスプレイ上に表示できる色空間を利用して、色覚特性を簡単且つ定量的に測定でき、しかも被験者が知覚的に自己評価するシステム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、色覚特性の自己評価システムの物理構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、色覚特性の自己評価システムの論理構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、色度図を示す図である。
【図４】図４は、測定画面を示す図である。
【図５】図５は、二分探索法を説明する図である。
【図６】図６（Ａ）は、３つの直線上の境界座標を示した編集画面である。図６（Ｂ）は、境界座標を繋いだ描画曲線を示す編集画面である。
【図７】図７（Ａ）は、３つの描画曲線を示す編集画面である。図７（Ｂ）は、描画された第１と第２の境界曲線を示す編集画面である。
【図８】図８は、ある被験者の無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色弁別範囲を表示した評価画面である。
【図９】図９は、色覚特性の自己測定及び評価の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、ある被験者の無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色弁別範囲を表示した評価画面である。
【図１１】図１１は、ある被験者の無彩色点Ｗ（Ｄ６５）のまわりの色弁別範囲を表示した評価画面である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ ３ マウス
５ ディスプレイ ７ ＲＡＭ
９ ＲＯＭ １０ ハードディスク
１１ 通信Ｉ／Ｆ １３ ＷＷＷサーバ
１５ インターネット通信網 １７ 測定画面生成手段
１８ 編集画面生成手段 １９ 色覚特性データ生成手段
２１ 評価画面生成手段 ２３ 境界座標決定手段
２５ 領域画像生成手段
２７ 設定条件データベース ２９ 色度図データベース
３１ 領域画像データベース ３３ 付加画像データベース
３３ 馬蹄形領域 ３５ 三角形領域
３７ 正方形 ３９ 下領域
４１ 上領域４１ ４３，４５，４７ 直線
５３，５５，５７ 境界座標 ５４，５６，５８ 曲線
５９ 第１境界曲線 ６１ 第２境界曲線
６２ 色弁別の可能領域 ６３ 色弁別の不確定領域
６５ 色弁別の不能領域

Claims (8)

1. 同じ明度の２つの色を表示する測定画面生成手段と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記２つの色の色度図上の位置座標を関連付けた色覚特性データを生成する色覚特性データ生成手段とを備えることを特徴とする色覚特性の定量的測定システム。
2. 請求項１に記載した色覚特性の定量的測定システムにおいて、測定画面生成手段では２つの色中一方の色を特定の色で表示し、色覚特性データ生成手段では回答と他方の色の色度図上の位置座標を関連付けた色覚特性データを生成することを特徴とする定量的測定システム。
3. 同じ明度の特定の色と前記色以外の２つの色を表示する測定用画面生成手段と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記特定の色以外の色の色度図上の位置座標に基づいて、前記の特定の色のまわりの色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の境界を画定する複数の境界座標を決定する境界座標決定手段と、前記の決定された複数の境界座標に基づいて色度図上の色彩の色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の画像を生成する領域画像生成手段とを備える色覚特性の視覚的自己評価システム。
4. 請求項３に記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、測定画面生成手段がｓＲＧＢ規格のディスプレイ画面に描画する画像を作成するものであることを特徴とする視覚的自己評価システム。
5. 請求項３または４に記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、境界座標決定手段が二分探索法を利用して境界座標を決定するものであることを特徴とする視覚的自己評価システム。
6. 請求項３から５のいずれかに記載した色覚特性の視覚的自己評価システムにおいて、生成された領域画像にｘ−ｙ軸、目盛り等の画像を合成して表示する評価画面生成手段を備えることを特徴とする視覚的自己評価システム。
7. 色覚的特性の視覚的自己評価方法であって、同じ明度の特定の色と前記色以外の２つの色を表示する測定画面生成段階と、被験者から取得された前記２つの色を識別できたか否かの回答と前記特定の色以外の色の色度図上の位置座標に基づいて、前記の特定の無彩色のまわりの色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の境界を画定する複数の境界座標を決定する境界座標決定段階と、前記の決定された複数の境界座標に基づいて色度図上の色彩の色弁別不能領域及び／又は色弁別可能領域の画像を生成する領域画像生成段階とを備えることを特徴とする色覚特性の視覚的自己評価方法。
8. コンピュータに、請求項３から６のいずれかに記載した視覚的自己評価システムの測定用画面生成手段と、境界座標決定手段と、領域画像生成手段とを機能として実現するための視覚的自己評価プログラム。

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