JP2005524154A - ビジュアルコンテンツをターミナル使用者の色覚特性に適するように適応変換させる方法およびシステム - Google Patents

ビジュアルコンテンツをターミナル使用者の色覚特性に適するように適応変換させる方法およびシステム Download PDF

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Abstract

ターミナル使用者の色覚特性に応じてネットワークから入力されたビジュアルコンテンツを適応変換させる方法およびシステムが開示される。所定のフォーマットで使用者の色覚特性の情報を記述する色覚特性記述子が提示される。この記述子は色覚障害タイプと色覚障害程度に対する情報とを含む。色覚障害は数値的にまたは叙述的に記述されることができる。本発明は色覚障害タイプに応じてビジュアルコンテンツを異なって変換する。

Description

本発明はビジュアルコンテンツを変換する方法およびシステムに関するもので、特に使用者の色覚特性によりビジュアルコンテンツを適応変換する方法およびシステムに関する。
マルチメディア関連の国際標準化機構であるISO/IEC(International Standard Organization / International Electrotechnical Committee) JTC1傘下の委員会SC29の作業グループ(Working Group)の動画像専門家グループMPEGでマルチメディアフレームワークに対する次世代標準として制定するMPEG-21は、既存のMPEGや他の標準団体の規格を統合し、互いに異なる環境下に存在する広範囲なネットワークやターミナル、使用者特性を問わず、マルチメディアコンテンツを自由で、且つ簡単に使用できるマルチメディア統合フレームワークの具現を目的としている。MPEG-21の細部項目パート7のデジタルアイテム適応変換の部分は、マルチメディアコンテンツ(または、デジタルアイテム)をネットワークやターミナル(映像表示装置)、使用者特性により適応変換させる部分であり、現在標準化作業が進行中にある。
色覚障害を有する使用者のための先行研究は次の通りである。先ず、H.Brettelは、"Computerized simulation of color appearance for dichromats、Journal of Optical Society of America.A、v.14、no.10、1997、2647 - 2655"で色覚障害の中、色覚障害を有する使用者の色覚特性を一般使用者に体験できるようにするためのアルゴリズムについて研究した。
しかし、この論文では、色覚障害を有する使用者の視覚特性をシミュレーションできるアルゴリズムのみが提示されており、色覚障害により得られなかったり、得難かった情報が得られるようにするための適応変換アルゴリズムの提示は言及されていなかった。
この方法は、コンテンツ製作者がコンテンツの製作段階でコンテンツの色相を選択する前に色盲者のためのシミュレーション過程を経るようにする。
選択された色相の組み合わせが色盲者等に識別可能であるかを判断するためにシミュレーション過程を経て、シミュレーション結果を判断し、できるかぎり色盲者が識別しにくい色の組み合わせを避けるようにすることにその目的がある。
しかし、既に存在するこのような方式は、コンテンツ製作者に制限された数の色相の使用を強要することによって、コンテンツ製作者の創造性が制限されることがあり、一般の使用者には色相情報認知過程での不便さと単調さが誘発され得る。また、このような方法は互いに異なる使用者のニーズを満足させにくい。したがって、コンテンツの製作段階でなく、使用者の個人的な視覚能力やターミナル装置による適応的変換が必要である。今日、一日にも数多くのデジタルマルチメディアコンテンツが生産されているため、コンテンツの製作段階で遂行される、このような方法はすでに存在するコンテンツを適応変換できないという短所がある。
このような問題点を解決するための方案としてビジュアルコンテンツの色相を直接変換することによって色覚異常者の色相情報認知能力を向上させる方法を考慮することができる。このような方法はディスプレー装置の特性により再設計される必要がなく、存在するすべてのコンテンツの適応変換が可能であるという長所がある。
色覚障害を有する使用者のための適応変換方法は、"G.Kovacs、Enhancing Color Representation for Anomalous Trichromats on CRT Monitors Color、research and application、v.26 SUPP、2001、S273-S276"にて議論されたが、 この論文では陰極線管(cathode ray tube:以下、"CRT"とする)モニターに搭載するフィルターを計算し、得られたフィルターを該CRTモニターのRGBスペクトラム反応値に適用することによって、正常な使用者のように見えるようにするアルゴリズムである。
しかし、この方法はモニターにフィルターを適用させる方法であって、画面にいくつかのデジタルアイテム(digital item)、すなわち、いくつかの映像があった時、コンテンツ別に変換ができないという短所があり、さらにこの機能を具現するためには、格別に製作されたCRTモニターを購入しなければならない負担がある。
また、米国特許第6,362,830号公報には、色覚異常者をモデリングする式を漠然と誘導しているが、色覚異常者の色覚特性によりビジュアルコンテンツを適応変換させる方法が極めて複雑なばかりでなく、適応変換されたビジュアルコンテンツが色覚異常者に正常人と同じように認識されるようにするのではなく、単純に区別できるようにしただけである。米国特許第6,362,830号公報に開示された内容は、ここでの引用により本明細書に統合される。
ヒトは事物の表面に反射された光を目の視細胞が感知することによって、その事物の色相と明るさを認知する。ヒトの網膜にある視細胞には杆状細胞と円錐細胞がある。視細胞は光を感知する機能を有するように格別に分化した細胞である。人間の目には約7百万個の円錐細胞と1億 3千万個の杆状細胞がある。人間は杆状細胞を用いて明暗を区別し、円錐細胞を用いて詳しい模様と色相を認知する。人間の色相の認知は、円錐細胞に含まれた光色素により光子を吸収することによってなされる。正常人は網膜内に可視波長の互いに異なる部分の光を吸収する3種類の円錐細胞を有する。これらは各円錐細胞が吸収する波長領域の最高敏感度(peak sensitivity)によってL(long)、M(middle)、S(short)に分類される。人間はこの3種類の円錐細胞が光によって反応する信号の割合により色相を認知する。
これと異なって、色覚異常は先天的に網膜内に3種類の円錐細胞のうちのいずれかが欠けていたり、これらの機能が正常でない状態をいう。2種類の円錐細胞のみ有する場合を色盲(dichromacy)といい、3種類の円錐細胞が全部存在するものの、円錐細胞の機能が正常でない場合を色弱(anomalous trichromacy)という。全世界の男性人口の約8%、女性人口の約0.5%が色覚異常者などである。それにもかかわらず、色覚異常を治療できる方法が現在まで存在しないため、彼らのための新しい方案の研究が必要である。
色覚異常者に本来の色相を見られるようにすることは医学的には不可能である。色覚異常者がたとえ本来の色相を見ることはできないとしても、コンテンツの色相から認知可能な情報を正常人と同一に得ることができるようにすることが色盲者のためのコンテンツ適応変換の目的である。
本発明は、色覚障害の種類を問わず、一般の使用者に相応するビジュアルコンテンツの意味情報を色覚障害を有する使用者に別途の装備なしに提供することを一つの目的とする。
また、本発明はデジタルアイテム別に一般の使用者に相応するビジュアルコンテンツの意味情報を色覚障害を有する使用者に提供することをもう一つの目的とする。
このような目的を成し遂げるためにネットワークから入力されるビジュアルコンテンツをターミナル使用者の色覚特性に適するように適応変換させる方法およびシステムが提供されている。先ず、使用者の色覚特性に対する情報をネットワークおよびターミナルの特性を考慮しない標準化されたフォーマットで記述する色覚特性記述子が提示される。
本発明による色覚特性記述子は使用者の色覚障害タイプと色覚障害程度に対する情報を含む。色覚障害程度は叙述的または数値的に記述される。色覚特性記述子は使用者識別情報または色覚障害の有無を表示する情報をさらに含むことができる。また、色覚特性記述子は使用者の環境、特に使用者の周りの明るさに対する情報をさらに含むことができる。
本発明は、色覚障害のタイプ、すなわち、色盲か色弱かによって差別的にビジュアルコンテンツを適応変換させる。色覚特性記述子に含まれた色覚障害程度に対する情報から使用者が色盲であると判定されれば、本発明は、先ず色覚障害使用者が検出し難い障害領域を検出する。本発明で提示する第一の方法は、色覚障害を有する使用者の制限されたLMS領域と一般使用者のLMS領域とを比較してLMS値が減少した領域を計算することによって色覚障害使用者が検出し難い障害領域を検出する。本発明で提示した第二の方法は、障害領域区別にビジュアルコンテンツをRGB色空間からCMYK色空間に変換し、前記色覚障害タイプにより前記CMYK色空間の所定領域に該当するピクセルを識別することによっても遂行される。このように障害領域が区別されれば障害領域に該当する各ピクセルの色度(hue)、彩度(saturation)、明度(intensity)の中、少なくとも一つを適切に調整することによって使用者の色覚特性に合うようにビジュアルコンテンツを適応変換させる。
一方、使用者が色弱であると判定されれば、ビジュアルコンテンツをRGB色空間からLMS色空間に変換し、使用者の目の円錐細胞反応関数を用い、ビジュアルコンテンツの内容を適応変換させる。
本発明は、ビジュアルコンテンツを使用者の色覚特性に適するように適応変換させる方法において、前記使用者の色覚特性に対する情報の入力を受けるステップと、前記色覚特性情報により前記ビジュアルコンテンツに適応変換を行うステップとを具備し、前記色覚特性情報は色覚障害タイプと色覚障害程度に対する記述を含むことを一つの特徴とする。
また、本発明は、映像表示装置の使用者の色覚特性に適するようにビジュアルコンテンツを適応変換させる方法において、前記使用者の色覚特性に対する情報の入力を受けるステップと、ビジュアルコンテンツの入力を受けるステップと、前記色覚特性情報により前記ビジュアルコンテンツに適応変換を行うステップと、前記変換されたビジュアルコンテンツを前記映像表示装置を介してディスプレーするステップとを具備することをもう一つの特徴とする。
また、本発明は、映像表示装置の使用者の色覚特性に適するようにビジュアルコンテンツを適応変換させるシステムにおいて、前記使用者の色覚特性に対する情報の入力を受ける手段と、ビジュアルコンテンツの入力を受ける手段と、前記色覚特性情報により前記入力を受けたビジュアルコンテンツを適応変換させるプロセス部とを含むことを特徴とする。
このような本発明の構成によれば、色覚障害を有する使用者も別途の装備なく、一般使用者とほぼ同等な意味情報をビジュアルコンテンツで伝達されることによって、色覚障害を有する使用者も自由で、楽にマルチメディアコンテンツを利用できる。
また、本発明はメディア国際標準であるMPEG-7およびMPEG-21のデジタルアイテム適応の部分にも適用できる。
以下、添付の図面を参照に本発明の一実施例を詳細に説明する。説明の一貫性のために図面において同じ参照符号は、同一または類似の構成要素および信号を示すものとして用いる。
図1は本発明の一実施例に係る適応変換システムの全体構成図である。図2は本発明による適応変換方法のフローチャートであって、このような適応変換は図1に示すプロセス部(102)で具体的に形成される処理過程である。図1に示すように適応変換システム(100)は、プロセス部(102)、入力装置(103)、データベース(104)、ネットワークインターフェース(106)、映像表示装置(108)を含んで具現される。プロセス部(102)は色盲適応変換部(110)と色弱適応変換部(112)を具備している。
使用者はキーボードのような入力装置(103)を介して自身の色覚特性情報と環境情報をプロセス部(102)に入力する(202)。プロセス部(102)は入力装置(103)を介して色覚特性情報の入力を受けて、データベース(104)にあらかじめ決められたフォーマットで保管し、これで適応変換システム(100)は初期化される。使用者の色覚特性情報に対してあらかじめ決められたフォーマットで作成され、保管される情報を色覚特性記述子(114)とする。ビジュアルコンテンツはモデムのようなネットワークインターフェース(106)を介して外部ネットワーク(107)からプロセス部(102)へ提供される(204)。
プロセス部(102)はデータベース(104)内の色覚特性記述子(114)を参考にし、使用者が色盲であるのか色弱であるのかの有無を判定する。使用者が色盲と判定されれば、プロセス部(102)は色盲適応変換部(110)を駆動して色覚特性記述子(114)内に含まれた色覚特性情報および/または環境情報を用いて提供されていたビジュアルコンテンツを使用者の色覚特性に合うように適応変換させ、CRTや液晶表示装置(liquid crystal display device:以下、"LCD装置"とする)のような映像表示装置(108)を介して表示する。使用者が色弱と判定されれば、プロセス部(102)は色弱適応変換部(112)を駆動して提供されたビジュアルコンテンツを使用者の色覚特性に合うように適応変換させて映像表示装置(108)を介して表示する(206)。
米国特許第6,362,830号公報には色覚異常者の視覚特性を表示する行列[A']を漠然と誘導しているが、行列[A’]に対する特異性(singularity)問題に対して正確な認識がない。実際に色盲者の場合、行列[A']に特異性問題があり、逆変換式が存在しない。したがって、米国特許第6,362,830号公報では行列[A’]の逆変換式を用いた適応変換を試みることができない。これに対して本発明では色弱者の場合には[A’]の逆変換式が存在するということに注目し、適応変換過程で色弱者と色盲者と区別し、差別的にアプローチする方法を用いる。
図3は本発明の一実施例による使用者色覚特性記述子の構造図である。図2に示すように、使用者色覚特性記述子(300)は使用者特性記述部(310)と使用者環境要素記述部(320)とを含む。使用者特性記述部(310)は使用者を確認するための使用者識別符号(identification number:以下、"ID"とする)(311)、名前を確認するための使用者名(312)、個人情報を保護するための個人情報公開有無に対する情報(313)を含む。また、使用者の視力を表す記述子(314)、使用者の色覚障害の有無を記述する色覚障害有無記述子(315)、色覚障害種類に関する色覚障害タイプ記述子(316)、色覚障害程度を記述する色覚障害程度記述子(317)を含む。そして、使用者環境要素記述部(320)は使用者の周囲明るさ記述子(321)を含む。
使用者特性記述部(310)は次の表1のように記述される。色盲(dichromat)は赤色盲(protanopy)、緑色盲(deuteranopy)および青色盲(tritanopy)に分けられる。色盲の中で最も多い赤緑色盲はスペクトラムの真ん中の緑色が無色や灰色に見え、それより短波長側は青色に、長波長側は黄色に見える場合をいう。したがって、モニターやテレビなどの映像表示装置から見られる色が青色と黄色の2色にしか見えず、交通信号灯を識別することが困難である。これとは反対に青色盲は極めて稀であり、全てのものが赤色と緑色の2色に見え、交通信号灯を識別することは容易である。一方、3種類の円錐細胞が全部ない場合を全色盲という。この場合はすべての色が白黒または灰色にしかえないために、視力に著しい支障をきたす。
色弱(anomalous trichromat)は赤色弱(protanomaly)、緑色弱(deuteranomaly)および青色弱(tritanomaly)に分けられる。色弱者の中で最も多い赤緑色弱は赤色と緑色は若干見ることができるが、その程度が赤緑色盲と変わらないほど著しい場合から正常に近い極めて弱い場合まである。
ヒトの視力のように色覚異常にもその程度の差が多様である。
Figure 2005524154
 例えば、医学用語でProtanomaly(赤色弱)の場合、色覚障害タイプ記述子(319)は赤色障害(red deficiency)を表し、色覚障害程度記述子(316)は色弱の場合、叙述的記述としてMild(色弱)、数値的記述として0から0.9の値に表され、色盲の場合、叙述的記述としてSevere(色盲)、数値的記述として1.0の値に表される。すなわち、色覚障害程度は正規化された数値により、数値的に記述されるだけでなく、叙述的に記述される。
このような記述方法の具体的必要性については後述する。
本特許は色覚障害の程度(severity)を数値化するための方法として3種類の方法を含む。色覚障害の程度を数値化するための第一の方法は色弱を引き起こす非正常的な要素を測定し、この値を直接利用する方法である。色弱を引き起こす非正常的な要素の中の一つは、該当円錐細胞の反応関数が正常より移動した場合であり、もう一つは円錐細胞反応値の強度(intensity)が減少した場合である。前記2種類の現象の複合的結合により色弱の程度が決定される。前記2種類の場合を数値化するための過程が各々数1と数2のように表される。
LMS円錐細胞の中で移動した円錐細胞の移動程度を数値化した値をZとしたとき、このZ値は数1のように表される。ここで、医学的に検証された円錐細胞の移動可能最大限界数値をαmaxナノメートル(nm)とし、前記色弱者の円錐細胞移動値をαナノメートルとした時、α値は0.0からαmaxナノメートルまでの値を有する。
Figure 2005524154
 ここで、非正常的な円錐細胞の移動値αがαmaxを超過した場合や円錐細胞が存在しない場合には色盲と判断し、α値をαmax値と同じにする。したがって、色盲の場合にはZ値が常に1.0である。
また、LMS円錐細胞の中で非正常的な円錐細胞の反応値の強度(Intensity)が減少した場合を考慮するための方法が数2のように行われる。医学的に検証された円錐細胞の減少最大限界数値をβmaxとし、色弱者の円錐細胞減少値をβとした時、β値は0からβmaxまでの値を有する。結果的にI値は0.0から1.0までの値を有するように正規化された値で、数2のように決定される。
Figure 2005524154
 ここで、非正常的な円錐細胞の減少値βがβmaxを超過した場合や円錐細胞が存在しない場合には色盲と判断し、β値をβmax値と同じにする。したがって、色盲の場合にはI値が常に1.0である。
結果的に、数1と数2を用いて、色覚異常の深刻の程度を決定する2種類の要素を数値化することができる。医学的に前記2種類の要素の極めて多様な結合を通し、色覚異常が誘発される。したがって、非正常的な円錐細胞の移動程度を数値化した値Zと非正常的な円錐細胞の反応強度値の減少程度を数値化した値Iに各々加重値を与えることによって、色覚異常者の色覚異常の深刻の程度をより正確に反映して、これを数値化できる。
したがって、円錐細胞の移動現象の場合に、数3のように、数1で表された非正常的な円錐細胞の移動程度を数値化した値Zに加重値WZをかけた値であるZWで表す。
Figure 2005524154
 また、円錐細胞反応値の強度減少現象の場合にも、数4のように、数1で表された非正常的な円錐細胞反応値の強度減少程度を数値化した値Iに加重値WIをかけた値であるIWで表す。
Figure 2005524154
 結果的に、数5のように、加重値が与えられた前記2種類の要素を結合して色覚異常の深刻の程度が得られる。
Figure 2005524154
 ここで、N値は色覚異常の程度を表す数値であって、0.0から1.0まで正規化された値である。N値は色覚異常者のLMS円錐細胞の中で非正常的な(defected)円錐細胞が他の円錐細胞側へ移動した程度を数値化したZ値に加重値WZをかけた値と非正常的な円錐細胞の反応強度が減少した程度を数値化したI値に加重値WIをかけた値を足して、この値を0.0から1.0まで正規化する。
Z値とI値の最大値が1.0であるため、加重値WZの最大値WZ maxと加重値WIの最大値WI maxを足した値を割ることによって正規化を行う。最後にN値を少数点一桁まで四捨五入し、色覚異常程度の数値的記述値を得る。結果的に、表1のように、色盲の場合は色覚異常程度の数値的記述値が1.0となって、色弱の場合には0.0から0.9までの範囲内の値となる。
色覚障害の程度を数値化するための第二の方法と第三の方法は第一の方法とは異なり、色覚異常検査の結果を利用する方法である。色覚障害を検査する方法としては、大きく仮性同色(pseudoisochromatic)表を利用する方法と、色相配列検査(arrangement test)、そして色光を利用する方法に分けられる。仮性同色表方法の中、最も代表的な方法として石原(Ishihara)テストがある。この方法は検査方法が簡単で、手早いため色覚異常検査方法の中で最も普遍的に使われる。しかし、色覚障害の程度を詳細に検査しにくいという短所がある。色相配列検査は仮性同色表方法に比べて、検査時間が長くかかって色覚障害を分析する方法がより難しいという短所があるが、仮性同色表方法に比べて、色覚障害の種類および程度を正確に検査することができる長所がある。色相配列検査の中、最も代表的な方法としてファルンスワース・マンセル(Farnsworth-Munsell:FM)色度検査方法がある。最後に色光を利用するアノマロスコープ(anomaloscope)方法がある。この方法は赤緑色弱を最も正確に検査できる方法として知られており、特に色覚障害の程度を細分化するのに容易な検査方法である。
本特許では色覚障害の程度を数値化するための第二の方法としてFM色度検査方法を用いる。FM色度検査後に出た総合エラー点数(total error score、TES)を用い、色覚障害の深刻の程度を数値化する。総合エラー点数により色覚障害深刻の程度は0.1から1.0まで数6のように数値化される。
Figure 2005524154
 ここで、Eは総合エラー点数を表す。総合エラー点数がEminより小さい場合には色覚障害のない正常人であると判断し、Emaxより大きい場合には、色覚障害があると判断する。
総合エラー点数がEminより大きくてEmaxより小さい場合には、色弱障害と判断する。色弱障害の場合、色覚障害程度の数値Nは色弱障害として判断する総合エラー点数の範囲で占める被検査者の総合エラー点数の割合で決定する。この場合に、色弱障害程度の数値であるNは0.1から0.9までの値を有する。この数値は少数点二桁を四捨五入した値である。そして、色覚障害の場合、色覚障害程度の数値Nは常に1.0になる。図4はFM色度検査の結果を用いて、色覚障害程度を数値化する方法の一例を示す図面である。
本特許では色覚障害の程度を数値化するための第三の方法としてアノマロスコープを用いる。現在、アノマロスコープは赤緑色覚障害のみ検査が可能である。本特許では最も代表的なアノマロスコープであるナーゲル(Nagel)アノマロスコープを用い、色覚障害の程度を数値化する。ナーゲルアノマロスコープは二つの部分から構成される。一番目の部分は純粋な黄色を放出する部分であるテスト・フィールド(test field)であり、二番目の部分は赤色と緑色を共に放出して、黄色を作る部分であるミックスチャー・フィールド(mixture field)である。ナーゲルアノマロスコープには二つの調節装置があるが、一番目の調節装置はテスト・フィールドの明るさを調節するのに使われ、二番目の調節装置はミックスチャー・フィールドの赤色と緑色の割合を調節するのに使われる。被検査者は両目でアノマロスコープを見ながら、二つの調節装置を用いて、テスト・フィールドとミックスチャー・フィールドに放出される色を同じ色に調節しなければならない。検査者は被検査者が調節した二つの調節装置の値を分析し、色覚障害の種類と深刻の程度を判断する。赤色と緑色の割合は0から73までの値を有する。0は純粋な緑色を表し、73は純粋な赤色を表す。1から72までの値は緑色から赤色が混ざり合った色となる。この値が小さいほど混ざり合った色において赤色が占める割合が大きくなり、大きいほど緑色が占める割合が大きくなる。この値は検査を始める前に通常43に設定され、ミックスチャー・フィールドの黄色を生成する。被検査者の値が40から45の間の値である場合には正常人と判断する。色覚障害の深刻の程度は数7のように0.1から1.0まで数値化される。
Figure 2005524154
 数7において、Rdは被検査者がテスト・フィールドと同一であると認知するミックスチャー・フィールドの赤緑色の割合区間の範囲を表す。すなわち、Rdは赤緑色の割合区間の範囲の最小値Rminと最大値Rmax間の距離を表す。Rd値が大きいほど色覚障害の程度が重いことを意味する。正常人の場合、赤緑色の割合区間の範囲はRnormal minで最小値を有し、Rnormal maxにおいて最大値を有する。すなわち、正常人のRd値は(Rnormal max- Rnormal min)値となる。使用者がアノマロスコープ検査を行った結果、使用者の距離値Rdが限界値Rthより小さい場合には色弱障害があると判断し、大きい場合には色覚障害があると判断する。
色覚異常の種類によって、限界値であるRthが変わってくる。緑色覚異常の場合には限界値RthがRnormal min値になり、赤色覚異常の場合には(73 - Rnormal max)になる。この数値を用いて、色弱障害の場合に色覚障害程度の数値Nは色弱障害と判断する赤/緑色の割合範囲の最大距離であるRthと被検査者の赤緑色の割合範囲の距離であるRd間の割合で決定する。この場合に、色弱障害程度の数値であるNは0.1から0.9までの値を有する。この数値は少数点二桁まで四捨五入した値である。そして、色覚障害の場合には色覚障害程度の数値Nは常に1.0になる。図5はアノマロスコープ検査の結果を用いて、色覚障害程度を数値化する方法の一例を示す図面である。次の表2は図3に示すような構造を有する色覚特性記述子がXML文書で作成された例である。
Figure 2005524154
Figure 2005524154
図6は図2に示す適応変換ステップ(206)の詳細フローチャートである。図6に示すように、前述したような色覚特性記述子から使用者の色覚障害程度を判定する(402)。判定の結果、色弱障害者と判定されれば、色弱障害者のための適応変換過程を行い(404)、色覚障害者と判定されれば、色覚障害者のための別途の適応変換過程を行う(406)。図3において色覚障害程度記述子(316)の叙述的記述(317)が"Severe(色盲)"であったり、数値的記述(318)が1.0であれば、使用者が色覚障害の中でも色覚障害であるため、色覚障害者のための適応変換過程を行う。その反面、色覚障害程度記述子(316)の叙述的記述(317)が"Mild(色弱)であったり、数値的記述(318)が0 〜 0.9であれば、使用者が色覚障害の中でも色弱障害であるため、色弱障害者のための適応変換過程を行う。
図7は図6の色弱適応変換過程(404)の一例の詳細フローチャートである。先ず、色覚障害使用者の視覚特性を表現するLMS反応関数を求める(ステップ502)、LMS反応関数を求める具体的な方法は後述する。次に外部から入力されたビジュアルコンテンツをRGB色空間(color space)からLMS色空間に変換する(ステップ504)。次に使用者のLMS反応関数の逆関数を用いて入力されたビジュアルコンテンツを変換し(506)、このように変換されたLMS色空間のビジュアルコンテンツをRGB色空間にさらに変換する(508)。
次に図8ないし図11を参照し、本発明による色弱適応変換方法の原理を具体的に説明する。図8は正常人の可視波長に対するLMS円錐細胞の周波数の敏感度を示す図面である。
図9はP22燐光体(phosphor)を有するCRTモニターのRGB放出曲線を示す図面である。前述した通り、ヒトは事物に反射した光を目の視細胞で認知し、色を区分する。しかし、ヒトが事物を直接ながめることによって色相を認知する場合とは異なり、映像表示装置を介して色相を認知する場合にはヒトの目の特性だけでなく映像表示装置の特性により、色が異なって認知される。したがって、ヒトが最終的に認知する色相を正確に把握するためには該映像表示装置の分光放出関数(spectral emission function)の特性を考慮しなければならない。一般に映像表示装置の分光放出関数特性は分光放射輝度計(spectroradiometer)を用いて測定することができるが、映像表示装置の特性や種類によって互いに異なって表れる。本実施例ではP22燐光体を用いるCRTモニターのRGB放出関数特性を分光放射輝度計を用いて測定した。
図10はLMS色空間での刺激点(stimuli)を表した図面である。分光放射輝度計を用いて測定された色相はヒトが認知する色相でない。それは単に物理的な色相測定に過ぎない。ヒトが最終的に認知する色相は円錐細胞のLMS特性と映像表示装置のRGB特性が複合的に反応した結果である。映像表示装置で放出された色はヒトの目の3種類の円錐細胞特性により変換され、認知される。図10は3種類の円錐細胞により、認知されたそれぞれのRGB値をLMS直交座標系に表したものである。映像表示装置を用いて、認知されるすべての色は図10の点ORYGBMWCがなす六面体内に存在する。
任意の刺激点QのLMS値(LQ、MQ、SQ)は、円錐細胞のLMS反応関数(図8)と分光放射輝度計で測定されたRGBスペクトラム放出曲線(図9)を各波長により積分して得られた変換行列により、変換され得る。正常人のLMS変換行列Tnormalを求める公式は次の数8のように表される。
Figure 2005524154
 数8においてEr(λ)、Eg(λ)、Eb(λ)は、映像表示装置が波長(λ)で放出するスペクトラムパワーを各々R、G、B刺激点について表したものであり、L(λ)、M(λ)、S(λ)は、円錐細胞が波長(λ)で吸収するスペクトラム反応値を表したものである。映像表示装置の各燐光体(phosphor)の最大放出値は中立的(neutral) LMS反応値を形成する。各中立的LMS反応値が純粋な白色(white point)を形成するためには映像表示装置が理想的な放出関数特性を持たなければならない。映像表示装置がこのような理想的な条件を有すると仮定すれば、k値は
Figure 2005524154
を満たす値として選択される。
図11はL円錐細胞の最高敏感度が約10nm程度移動した赤色弱のスペクトラム敏感度も示す図面である。色盲とは異なり、色弱は3種類の円錐細胞が全部存在するが、それらが正常な機能を発揮できない場合をいう。色弱は色盲とは異なり、程度に応じた差がはるかに多様なため、色弱者が認知する色を正確に表現することは極めて難しい。しかし、視覚を研究したいくつかの論文によれば色弱の場合、LMS円錐細胞の最高敏感度(peak sensitivity)が任意の波長だけ移動したと仮定している。赤色弱の場合にはL円錐細胞が、緑色弱の場合にはM円錐細胞が、青色弱の場合にはS円錐細胞が移動するため、二つの円錐細胞が正常人よりたくさん重なるようになる。したがって、正常人より色を区別することが困難となる。
図11はL円錐細胞の最高敏感度が約10nm程度移動した赤色弱のスペクトラム敏感度を示す。色盲に関するシミュレーションとは異なり、色弱者が認知する色のシミュレーションは映像表示装置で放出された光を色弱者の変形された円錐細胞が認知する色相に変換する変換行列により、直接的に得られる。各色弱タイプによる変換行列は赤色弱の場合、数9においてTL abnormal、緑色弱の場合、数10において、TM abnormal、青色弱の場合、数11においてTS abnormalのように得られる。すなわち、数8で正常人のLMS反応関数を適用する代りに、色弱者の変形された円錐細胞のLMS反応関数を適用して、直接的な変換行列を求めることができる。
ところで、このような接近のためには色覚異常者のLMS変換行列Tabnormalに対する数値化が前提とならなければならない。Tabnormalを数値化するためには、数8より明らかなようにディスプレーの特性Er(λ)、Eg(λ)、Eb(λ)とともに色覚異常者の円錐細胞の周波数反応関数L’(λ)、M’(λ)、S’(λ)をいずれも分からなければならないが、現実的にL’(λ)、M’(λ)、S’(λ)をどのように求めるのかが大きな問題となり、たとえ専門家により測定が可能であるとしてもこのような測定データを適応変換システムに入力して、適応変換に使用する方法に対する対策が伴わなければならない問題がまだ残っている。
本発明では、数1ないし数5を参照して、前で説明した通り色弱のメカニズムをLMS円錐細胞の周波数遷移、反応の大きさの変動を考慮して、モデリングすることによって色弱の程度を単純な数値で表す方法を新しく提案する。色弱の程度に対する単純化された数値は色弱の種類に対する情報とともに色弱者の円錐細胞の周波数反応関数L’(λ)、M’(λ)、S’(λ)を極めて効果的に近似化するのに利用される。このような過程を通し、極めて容易で、且つ効果的に色弱者の色覚異常を表すTabnormalに対する数値化が始めて可能となる。ここで色弱者の変形された円錐細胞反応関数は、LMS円錐細胞の中の一つの円錐細胞が他の円錐細胞方向に数ないし数十 nm移動する場合と、LMS円錐細胞の反応程度が減少する場合を含む。
イメージの本来の色相情報である(R、G、B)は各色弱者のLMS変換行列を用いてLMS空間の(L'、M'、S')に直接変換され、変換過程は赤色弱の場合には、数9のように、緑色弱の場合には、数10のように、そして青色盲の場合には、数11のように表される。
Figure 2005524154
Figure 2005524154
Figure 2005524154
 LMS空間の(L'、M'、S')に変換された色刺激値は数12のように再び正常人のLMS逆変換行列により変換されることによって、実際に色弱者が認知する色相をRGB値として得ることができるようになる。このような方法により、数12のように色弱者が見る色相を正常人が感じられるようにシミュレーションが可能になる。
先ず、数12(1)のように本来の色相情報である(R、G、B)を、先に色弱者のLMS変換行列を用いて(L'、M'、S')に変換し、数12(2)のように変換された(L'、M'、S')に正常人のLMS逆変換行列をかけることによって、色弱者が認知する(Rsimulated、Gsimulated、Bsimulated)に変換してシミュレーションを行う。数12(1)と数12(2)とを結合すれば、結果的に数12(3)により色弱者のための色相シミュレーションが可能である。一般に数12(4)のように色弱者のためにシミュレーションされた色相は本来の色相と同じでなく、色弱程度が重いほどシミュレーションされた色相と本来の色相との差が大きくなる。
Figure 2005524154
 色弱者のための適応変換過程は与えられた色弱タイプが識別しにくい色相の明るさと彩度を正常より大きく強調することによって、色弱者の色相区別能力をより向上させる方法で遂行される。
すなわち、与えられた色弱タイプで移動した円錐細胞により減少した色識別能力を補償してくれる方法として次の数13のように表される。
すなわち、数13(1)でのように先ず本来の色(R、G、B)に適応変換行列Aをかけることによって適応変換された色である(Radapted、Gadapted、Badapted)を得る。
ここで数13(2)でのように適応変換された色である(Radapted、Gadapted、Badapted)を色弱者が認知する色である(Rsimulated、Gsimulated、Bsimulated)でシミュレーションした結果が本来の色である(R、G、B)と同一になるよう適応変換行列Aを適用する。
Figure 2005524154
 すなわち、色弱者のためのコンテンツ適応変換は本来のコンテンツのRGB色相を適応変換して、該タイプの色弱者に正常人と同じコンテンツに見られるようにすることに目的がある。ここで、色弱のためのコンテンツ適応変換行列[A]は次の数14のように表される。したがって、正常人は色弱者のために適応変換されたコンテンツが極めて不自然であるが、色弱者には正常人に本来のコンテンツを見るのと同じだったり、ほぼ似たように見ることができるようになる。
Figure 2005524154
 図12は図6の色盲適応変換過程の一例の詳細フローチャートである。図示されているように、先ず、色覚特性記述子から抽出された色覚障害タイプに応じてビジュアルコンテンツで使用者が検出し難い障害領域を区別する(1002)。次に障害領域に該当するピクセル等の色度(hue)、彩度(saturation)、明度(intensity)の中、少なくとも一つを調整する(1004)。これで色覚障害を有する使用者の色覚特性に合うようにビジュアルコンテンツを適応変換させる。具体的な変換過程は以下で詳述する。
図13は色覚障害を有するヒトが認知する色相空間を示す図面であって、図13aは赤緑色盲の場合で、図13bは青色盲の場合である。色覚障害を有するヒトに認知された色相を表現することは、色覚障害のための適応変換過程のための必須過程である。色盲者が認知する色相表現のシミュレーション過程はすでにいくつかの論文で証明された。赤緑色覚障害を有するヒトは短波長の色を青色と認知し、長波長の色を黄色と認知する。したがって、赤緑色覚障害を有するヒトの色相は多様な程度の明度と彩度を有する2種類の色彩で表される。極めて希だが、青色覚障害を有するヒトは短波長の色相を青緑色(cyan)と認知し、長波長の色相を赤色と認知する。したがって、青色覚障害を有するヒトの色相も多様な程度の明度と彩度を有する2種類の色彩と表される。この2種類の色彩は正常人と色覚障害を有するヒトに全部同じ色に見えるはずである。医学的にこの二種の色彩を赤緑色盲に対して475nmの青色と575nmの黄色と仮定することができ、青色盲に対して485nmの青緑色と660nmの赤色と仮定することができる。
図13は色覚障害を有するヒトが認知する色相を表したものである。図13における点E(LE、ME、SE)は、該映像表示装置の等価エネルギー刺激値(equal-energy stimulus)の中で最も明るい条件等色(metamer)である。したがって、OEは正常人と色盲者に同等に認知される中立刺激値(neutral stimuli)であり、それらを中心に2個の制限された刺激値平面が構成される。言い換えれば、それらは与えられた色盲タイプの二つの変わらない色彩をなす平面である。LMS空間において、任意の色刺激値Qは波長値により二つの平面上の色相に代替される。図13において赤色盲の場合、点P1とP2の色刺激値は全部の点Pの色刺激値に代替され、緑色盲の場合、点D1とD2の色刺激値は全部の点Dの色刺激値に代替される。これと同様に、青色盲の場合にも点T1とT2の色刺激値は全部の点Tの色刺激値に代替される。
任意のQ値が色盲者の色刺激値に代替された値をQ'(LQ、MQ、SQ)と仮定する。そして、二つの変化のない色彩平面を構成する色刺激値をA(LA、MA、SA)と仮定する。代替されたQ'値は常に法線ベクターがなす平面に直交する。したがって、Q'という数15のように表される。数15は数16のようにさらにLQ’、MQ’、SQ’値の線型方程式で表される。
Figure 2005524154
Figure 2005524154
 したがって、最終的にQ刺激値のQ'への変換式は赤色盲の場合には、数17、緑色盲の場合には、数18、そして青色盲の場合には、数19のように表される。
Figure 2005524154
Figure 2005524154
Figure 2005524154
 図14は図12の障害領域区別方法の一例の詳細フローチャートである。図14に示すように、先ず、ビジュアルコンテンツを数20のようにRGB色空間からCMYK色空間に変換する(1202)。次に適応変換する領域を決定する(1204)。
これは色覚障害タイプによりCMYK色空間の所定領域に該当するピクセルを識別することによってなされる。
赤緑色盲の場合は数21のように、青色盲の場合は数22のようにして障害領域が決定される。
Figure 2005524154
 また、Kは(c、m、y)の中、最小値を表す。赤緑色盲の場合、空間に分布した色障害領域(Radaptation(x、y))を検出する方法は、次の通りである。
Figure 2005524154
 ここで、(x、y)は映像の絵素(pixel)位置を表示する。M(x、y)は空間に分布したマゼンタ値を表す。Th1はマゼンタ色と判定される値の限界値を表す。
青色盲の場合、空間に分布した色障害領域(Radaptation(x、y))を検出する方法は次の通りである。
Figure 2005524154
 ここで、Y(x、y)は空間に分布した黄色値を表す。Th2は黄色値を用いて、その補色である青色を探し出すための黄色値の限界値を表す。
色盲者のためのビジュアルコンテンツ適応変換過程は赤緑色盲者のための適応変換過程と青色盲者のための適応変換過程とに分けられる。赤緑色盲の場合、映像表示装置から見えるすべての色相が青色と黄色に見えるようになる。すなわち、赤色領域の中で長波長の赤色は黄色に、短波長の赤色は青色に見える。同様に緑色領域の中で長波長の緑色は黄色に、短波長の緑色は青色に見える。したがって、赤緑色盲者が区別し難い赤色と緑色の領域を探し出し、区別可能なようにすることが色盲適応変換の目的である。赤色と緑色の中のいずれかの色相だけ色盲者が区別可能な色に変更すれば二つの色相の区別が可能になる。一般にビジュアルコンテンツの絵素はRGB(赤色、緑色、青色)の三色値で構成され、この値は色度(hue)、彩度(saturation)、明度(intensity)を有する。したがって、絵素の固有な色相はまさに色度である。色度が同じでも明度や彩度により異なるように表される。
色盲者のためのコンテンツ適応変換過程では色相の色度と明度を調節するために、HSI (hue、saturation、intensity)色空間を利用する。HSI色空間はイメージの客体を分割するのに有用な色空間として知られている。したがって、RGB色相をHSI色空間に変換して、イメージの客体情報を得て、色盲者が区別し難い客体の色相を変更することによって、適応変換過程が遂行される。
図15(a)は正常人が認知する色相の色度(1302)を表す。ここで、θは色度角(hue angle)を意味し、赤色(R)を0°を基準として、反時計方向に360°まで色相が分布する。代表的に黄色(Y)は60°、 緑色(G)は120°、 青緑色は180°、 青色(B)は240°、 そしてマゼンタ(M)は300°地点に位置する。しかし、正常人とは異なって、正常人が認知するすべての色相は色盲者に二つの色度(hue)に認知される。図15(b)は赤緑色盲者が認知する色度(1304)を表し、図15(c)は青色盲者が認知する色度(1306)を表す。すなわち、色盲者は単に二つの色度しか認知できないため、彩度と明度の差により、色相を区別する。これによって、色盲者はイメージの色相から情報を認知する能力が顕著に減少する。
図16は正常人が認知する0°から360°までの色度と比較して、赤色盲者、緑色盲者、そして青色盲者が認知する色度をシミュレーションしたものである。図16で水平軸は0°から360°までの色度角で、垂直軸は0°から360°までの色度を0.0から1.0の値で正規化した色度値である。図16から知ることができるように、赤色盲者、緑色盲者、青色盲者が認知する色度が大きく2種類の色度に分けられる。
図17は図12の障害領域区別方法であって、もう一つの例の詳細フローチャートである。図17に示すように、先ず入力されたビジュアルコンテンツの絵素をRGB色空間からLMS色空間に変換する(1502)、次にLMS値をまた色覚障害を有する使用者の制限されたLMS空間に変換する(1504)。次に赤色盲である場合にはL値が、緑色盲である場合にはM値が、青色盲である場合にはS値が減少する領域を検出する(1506)。この方法でも色障害領域(Radaptation(x、y))を検出することができる。
上のような色障害領域(Radaptation(x、y))を検出した後に検出された前記色障害領域において色補正をするための方法は次の通りである。図18は図12のHSI調整方法の一例の詳細フローチャートである。図18に示すように、先ず検出された障害領域に該当する絵素のRGB値をHSI値に次の数23のように変換して、数24のようにHSI値を修正する(1602)。次に数25のように修正されたHSI値をさらにRGB値に変換する(1604)。
Figure 2005524154
 ここで、H、S、I値は0.0から1.0間の範囲を有する正規化された値である。
Figure 2005524154
 ここで、h、s、i値は0.0から1.0間の範囲を有する適応変換値である。
Figure 2005524154
 本発明にて提示する色盲者のために色を適応変換するためのもう一つの方法は、数21と数22のように障害領域を検出する代りに、シアン(cyan)、マゼンタ(Maganta)、黄色(yellow)の割合を用いて、障害領域と障害程度を同時に決定することである。赤緑色盲の場合には数26、青色盲の場合は数27のように表される。この場合にRadaptation(x、y)は常に1であり、(h、s、i)で障害領域と障害程度を同時に決定する。
Figure 2005524154
 ここで、M(x、y)は空間に分布したマゼンタ値を表し、C(x、y)は空間に分布したシアン値を表す。数26において、hは赤緑色盲のための色度変化量であり、sは各々赤緑色盲のための彩度変化量である。色度適応変換においてもし本来ピクセルの色度が青色領域に属する場合、色度適応変換を行わない。青色領域は赤緑色盲者が正常に認知可能な色相であるために、色度適応変換の対象から除外する。θmaxは色度変化量の最大値として色度角が移動できる最大値を表す。ここで、α1とα2は各々マゼンタ割合とシアン割合を利用した最大彩度変化量として、0.0から1.0までの値を有する。
色盲者のための色度および彩度適応変換では、数26のようにマゼンタ(magenta)割合とシアン(cyan)割合、そして黄色(yellow)割合を使用する。マゼンタ、シアン、黄色割合はピクセルのRGB値をCMYK色空間の値に変換し、変換されたCMY値を0.0から1.0間の値として正規化した値であって、該ピクセルがマゼンタ、シアン、黄色成分をどのくらい含んでいるのかの割合を表す。
図19aは色分布においてマゼンタ割合(1702)を、図19bはシアン割合(1704)を、図19cは黄色割合(1706)の分布を各々表す。先ず、マゼンタ割合(1702)は色度角240°から360°までにおいて彩度と明度をかけた値の最大値を有する。例えば、彩度と明度が全部最大である場合、すなわち彩度値と明度値が全部1.0の場合、マゼンタ割合は彩度値1.0と明度値1.0をかけた1.0になる。
また他の例として、彩度値が0.5で、明度値が0.5の場合、マゼンタ割合は彩度値0.5と明度値0.5をかけた0.25となる。また、マゼンタ割合は、色度角60°から180°までは常に0である。そして色度角0°から60°までは色度角0°の最大マゼンタ割合から色度角60°の最小マゼンタ割合まで線型減少し、色度角180°から240°までは色度角180°の最小マゼンタ割合から色度角240°の最大マゼンタ割合まで線型増加する。
シアン割合(1704)は色度角120°から240°までにおいて彩度と明度をかけた値の最大値を有する。また、色度角0°から60°まで、そして色度角300°から360°までは常に0である。
そして色度角60°から120°までは色度角60°の最小シアン割合から色度角120°の最大シアン割合まで線型増加し、色度角240°から300°までは色度角240°の最大シアン割合で色度角300°の最小シアン割合まで線型減少する。
黄色割合(1706)は、色度角0°から120°までにおいて彩度と明度をかけた値の最大値を有する。また、色度角180°から300°までは常に0である。そして色度角120°から180°までは色度角120°の最大黄色割合から色度角180°の最小黄色割合まで線型減少し、色度角300°から360°までは色度角300°の最小黄色割合で色度角360°の最大シアン割合まで線型増加する。
赤緑色盲者のための色度適応変換過程においてマゼンタ割合を使用する理由は次の通りである。第一に、赤緑色盲者が正常に認知可能な黄色領域を色度適応変換対象から可能なかぎり除外させるためである。第二に、緑色との区分が難しい赤色領域だけでなく、青色との区分が難しいマゼンタ領域を同時に適応変換するためである。第三に、突然の色度の変換がイメージの質を低下させられるために、色度の漸進的変化を与えるためである。第四に、赤緑色盲者のための彩度適応変換過程においてマゼンタ割合を利用する理由は、適応変換後に青色に変わった色相と本来の青色と区別するための方法で彩度差を与えるためである。第五に、シアン割合を利用する理由は、赤緑色盲において黄色に見える緑色領域と本来の黄色領域とを区別するための方法で彩度差を与えるためである。
赤緑色盲とは異なり、青色盲の場合、青色(紫色に近い)部分が赤色に認知され、本来の赤色との区分が難しい場合が主な問題点である。
青色盲の場合には青緑色(シアン)と赤色だけ正常に認知される。したがって、赤緑色盲と似た方法を用いて、本来のイメージのピクセルの色度角が青緑色領域に属する場合には色度適応変換を行わない。一般に青緑色領域は色度角165°から195°を使用する。
Figure 2005524154
 ここで、Y'(x、y)は本来色のH値に0.5を足したH'により変更された色の中、黄色成分を表して、M'(x、y)はHSI値に変更された色の中、マゼンタ値を表す。数27においてhとsは各々青色盲者のための色度変化量と彩度変化量である。θmaxは色度変化量の最大値として色度角が移動できる最大値を表す。
青色盲者のための適応変換過程では青色割合と緑色割合を利用するが、この割合を利用するために青色割合の補色割合である黄色割合を代わりに用い、緑色割合の補色割合であるマゼンタ割合を利用する。ここで、β1とβ2は各々青色割合と緑色割合を利用した最大彩度変化量として0.0から1.0までの値を有する。青色盲者のための色度適応変換過程で青色割合を使用する理由はできる限り、赤色領域を色度適応変換の対象から除外させるためであり、青色割合を求めるために青色の補色関係である黄色割合を利用する。
青色盲者のための彩度適応変換過程で彩度の適応変換過程では青色割合だけでなく、緑色割合を利用する。青色割合を求めるために青色割合と補色関係の黄色割合を用いて、緑色割合を利用するために緑色割合と補色関係のマゼンタ割合を利用する。青色割合を利用する理由は適応変換後に赤色に変わった色と、本来の赤色を区別するためにこの二色の間の彩度差を与えるためである。緑色割合を利用する理由は、青色盲者に青緑色に見える緑色領域と本来の青緑色領域を区別するために彩度差を与えるためである。
次の表3は本実施例による色盲適応変換の色相表である。
Figure 2005524154
 ここで、説明された実施例は本発明を当業者が容易に理解して実施できるようにするためであるだけであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。したがって、当業者は本発明の範囲内で多様な変形や変更が可能であることに注目しなければならない。本発明の範囲は原則的に後述する特許請求範囲により定められる。
このような本発明の構成によれば、色覚障害を有する使用者も別途の装備なしに一般使用者とほとんど同等な意味情報をビジュアルコンテンツで伝達されることによって、色覚障害を有する使用者も自由で、楽にマルチメディアコンテンツを利用できる。
また、本発明はメディア国際標準であるMPEG-7およびMPEG-21のデジタルアイテム適応の部分にも適用できる。
本発明の一実施例に係る適応変換システムの全体構成図である。 本発明による適応変換方法のフローチャートである。 本発明の一実施例による使用者色覚特性記述子の構造図である。 ファルンスワース・マンセル(Farnsworth-Munsell)検査結果を用いて、色覚障害の程度を数値化する一例を示す図面である。 アノマロスコープ(anomaloscope)検査結果を用いて、色覚障害の程度を数値化する一例を示す図面である。 図２の適応変換ステップの一例の詳細フローチャートである。 図６の色弱適応変換過程の一例の詳細フローチャートである。 正常人のLMS円錐細胞の周波数敏感度を示す図面である。 P22燐光体(phosphor)を有する陰極線管モニターのRGB放出曲線を示す図面である。 LMS色空間での刺激点(stimuli)を示す図面である。 L円錐細胞の最高敏感度が約10nm程度移動した赤色弱のスペクトラム敏感度を示す図面である。 図６の色盲適応変換過程の一例の詳細フローチャートである。 色覚障害を有するヒトが認知する色空間を示す図面である。 色覚障害を有するヒトが認知する色空間を示す図面である。 図１２の障害領域区別方法の一例の詳細フローチャートである。 正常人、赤緑色盲者、青色盲者が認知する色度を簡略に示す図面である。 色度角0°から360°に亘って、正常人、赤緑色盲者、青色盲者が認知する色度を示す図面である。 図１２の障害領域区別方法のもう一つの例の詳細フローチャートである。 図１２のHSI調整方法の一例の詳細フローチャートである。 色分布でマゼンタ、シアン、黄色成分の分布を示す図面である。

Claims (34)

  1. ビジュアルコンテンツを使用者の色覚特性に適するように適応変換させる方法であって、
    前記使用者の色覚特性に対する情報の入力を受けるステップと、
    前記色覚特性情報により前記ビジュアルコンテンツに適応変換を行うステップとを具備し、
    前記色覚特性情報は色覚障害タイプと色覚障害程度に対する記述を含むことを特徴とする適応変換方法。
  2. 前記使用者の環境についての情報の入力を受けるステップをさらに具備し、
    前記ビジュアルコンテンツの適応変換ステップは、前記色覚特性情報と前記使用者環境情報により行われることを特徴とする、請求項１記載の適応変換方法。
  3. 前記使用者環境は、前記使用者の周囲明るさで記述されることを特徴とする、請求項２記載の適応変換方法。
  4. 前記色覚障害程度は数値的または叙述的に記述され、数値的に記載される場合、０．０から１．０までの数値で記述され、前記使用者が色盲である場合、前記色覚障害程度は、１．０で記述されることを特徴とする、請求項１記載の適応変換方法。
  5. 前記適応変換ステップは、前記色覚障害程度により色弱者と色盲者とを区別し、差別的にアプローチすること特徴とする、請求項１記載の適応変換方法。
  6. 前記色盲適応変換は、
    前記色覚障害タイプにより前記ビジュアルコンテンツにおいて前記使用者が検出し難い障害領域を区別する過程と、
    前記障害領域に該当するピクセルの色度、彩度、明度の中、少なくとも一つを調整する過程により行われることを特徴とする、請求項５記載の適応変換方法。
  7. 前記障害領域区別過程は、前記ビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間からＣＭＹＫ色空間に変換し、前記色覚障害タイプによりシアン（青録）、マゼンタ（紫紅）、黄色の値を用いて、前記ＣＭＹＫ色空間で障害領域に該当するピクセルを識別することにより行われることを特徴とする、請求項６記載の適応変換方法。
  8. 前記障害領域区別過程は、
    前記ビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間からＬＭＳ色空間に変換し、前記色覚障害タイプと色覚障害程度により決定される前記使用者のＬＭＳ反応関数にさらに変換する過程でＬＭＳ各値の減少程度を測定することによって行われることを特徴とする、請求項６記載の適応変換方法。
  9. 前記障害領域に該当するピクセルの色度および彩度を変換させることを特徴とする、請求項６記載の適応変換方法。
  10. 前記色弱適応変換は、
    前記ビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間からＬＭＳ色空間に変換する過程と、
    前記色覚障害タイプと色覚障害程度により決定された前記使用者のＬＭＳ反応関数およびその逆関数を用いて、前記ＬＭＳ色空間のビジュアルコンテンツを変換する過程と、
    前記変換されたＬＭＳ色空間のビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間にさらに変換する過程とを含むことを特徴とする、請求項５記載の適応変換方法。
  11. 映像表示装置の使用者の色覚特性に適するようにビジュアルコンテンツを適応変換させる方法であって、
    前記使用者の色覚特性に対する情報についての情報の入力を受けるステップと、
    ビジュアルコンテンツの入力を受けるステップと、
    前記色覚特性情報により前記ビジュアルコンテンツに適応変換を行うステップと、
    前記変換されたビジュアルコンテンツを前記映像表示装置を介してディスプレーするステップとを
    具備することを特徴とする適応変換方法。
  12. 前記色覚特性情報は、前記使用者の色覚障害タイプと色覚障害程度に対する記述を含むことを特徴とする、請求項１１記載の適応変換方法。
  13. 前記色覚障害程度は０．０から１．０までの正規化された数値により記述され、前記使用者が色盲である場合、前記色覚障害程度は１．０から記述されることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  14. 前記色覚障害程度の数値的記述は、前記使用者の円錐細胞の反応関数の移動現象や反応値強度の減少現象を考慮して決定されることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  15. 前記色覚障害程度の数値的記述は、前記使用者に対するファルンスワース・マンセル( Farnsworth-Munsell)色度検査の結果として出てきた総合エラー点数(total error score)を用いて決定されることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  16. 前記色覚障害程度の数値的記述は、前記使用者に対するアノマロスコープ(anomaloscope)検査の後に、前記使用者がテスト・フィールドと同一であると認知するミックスチャー・フィールド(mixture field)の赤緑色の割合区間の広さを用いて決定されることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  17. 前記色覚障害程度の数値的記述は次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、αは色弱者の円錐細胞移動値、αmaxは円錐細胞の移動可能最大限界数値、βは色弱者の円錐細胞減少値、βmaxは円錐細胞の減少最大限界数値、ωzは円錐細胞移動値に対する加重値、ωIは円錐細胞減少値に対する加重値、ωz maxはωzの最大値、ωI maxはωIの最大値である)
    により決められることを特徴とする、請求項１４記載の適応変換方法。
  18. 前記色覚障害程度の数値的記述は次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、Eは色覚異常者の総合エラー点数(total error score)、Eminは色弱があると判断する最小限界数値、Emaxは色盲があると判断する最小限界数値である)
    により決められることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  19. 前記色覚障害程度の数値的記述は、次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、Rdは、使用者がテスト・フィールドと同一であると認知するミックスチャー・フィールドの赤緑色の割合区間範囲(すなわち、Rdは使用者が調節した赤/緑色割合区間範囲の最小値Rminと最大値Rmax間の距離)、Rnormal minとRnormal maxは正常人の赤緑色割合区間範囲、Rthは色覚障害があると判断するRdの最小限界分である)
    により決められることを特徴とする、請求項１２記載の適応変換方法。
  20. 前記色覚特性情報は、前記使用者に対する識別情報をさらに含むことを特徴とする、請求項１１記載の適応変換方法。
  21. 前記使用者の環境に対する情報の入力を受けるステップをさらに含み、
    前記ビジュアルコンテンツは前記色覚特性情報および環境情報により変換されることを特徴とする、請求項１１記載の適応変換方法。
  22. 前記使用者環境情報は、使用者周囲の明るさに対する記述を含むことを特徴とする、請求項２１記載の適応変換方法。
  23. 映像表示装置の使用者の色覚特性に適するようにビジュアルコンテンツを適応変換させるシステムであって、
    前記使用者の色覚特性に対する情報の入力を受ける手段と、
    ビジュアルコンテンツの入力を受ける手段と、
    前記色覚特性情報により前記入力を受けたビジュアルコンテンツを適応変換させるプロセス部とを含むことを特徴とする、適応変換システム。
  24. 前記色覚特性情報を保存し、前記プロセス部に前記色覚特性情報を提供する標準化されたＸＭＬ文書として提供する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２３記載の適応変換システム。
  25. 前記色覚特性情報は、前記使用者の色覚障害タイプと色覚障害程度に対する情報を含み、前記色覚障害程度は正規化された数値により、記述されることを特徴とする、請求項２３記載の適応変換システム。
  26. 前記色覚障害程度の数値的記述は、次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、αは色弱者の円錐細胞移動値、αmaxは円錐細胞の移動可能最大限界数値、βは色弱者の円錐細胞減少値、βmaxは円錐細胞の減少最大限界数値、ωzは円錐細胞移動値に対する加重値、ωIは円錐細胞減少値に対する加重値、ωz maxはωzの最大値、ωI maxはωIの最大値である)
    により決められることを特徴とする、請求項２５記載の適応変換システム。
  27. 前記色覚障害程度の数値的記述は、次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、Eは色覚異常者の総合エラー点数(total error score)、Eminは色弱があると判断する最小限界数値、Emaxは色盲があると判断する最小限界数値である)
    により決められることを特徴とする、請求項２５記載の適応変換システム。
  28. 前記色覚障害程度の数値的記述は、次の式
    Figure 2005524154
     (ここで、Rdは使用者がテスト・フィールドと同一だと認知するミックスチャー・フィールドの赤緑色割合区間範囲、Rnormal minとRnormal maxは正常人の赤緑色割合区間範囲、Rthは色覚障害があると判断するRdの最小限界分である)
    により決められることを特徴とする、請求項２５記載の適応変換システム。
  29. 前記色覚障害程度に対する情報から前記使用者が色覚障害者であると判明されれば前記色覚障害タイプにより前記入力されたビジュアルコンテンツに対して色盲適応変換を行い、前記使用者が色弱障害者であると判明されれば前記入力された色覚障害タイプにより前記入力されたビジュアルコンテンツに対して色弱適応変換を行うことを特徴とする、請求項２５記載の適応変換システム。
  30. 前記色盲適応変換は、前記色覚障害タイプにより前記ビジュアルコンテンツで前記使用者が検出し難い障害領域を区別し、前記障害領域に該当するピクセルの色度、彩度、明度の中、少なくとも一つを変換させることによって行われることを特徴とする、請求項２９記載の適応変換システム。
  31. 前記障害領域区別は、前記ビジュアルコンテンツをＲＣＢ色空間からＣＭＹＫ色空間に変換し、前記色覚障害タイプにより前記ＣＭＹＫ色空間の所定領域に該当するピクセルを識別することにより行われることを特徴とする、請求項３０記載の適応変換システム。
  32. 前記障害領域区別は、前記ビジュアルコンテンツをＲＣＢ色空間からＬＭＳ色空間に変換し、前記色覚障害タイプと色覚障害程度により決定される前記使用者のＬＭＳ反応関数にさらに変換する過程においてＬＭＳ各値の減少程度を測定することによって行われることを特徴とする、請求項３０記載の適応変換システム。
  33. 前記色盲適応変換は、前記ビジュアルコンテンツのＣＭＹ割合を用いて、前記使用者の色覚障害領域と色覚障害程度を同時に決定することによって行われることを特徴とする、請求項２９記載の適応変換システム。
  34. 前記色弱適応変換は前記ビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間からＬＭＳ色空間に変換し、前記色覚障害タイプと色覚障害程度により決定される前記使用者のＬＭＳ反応関数の逆関数を用い、前記ＬＭＳ色空間のビジュアルコンテンツを変換し、前記変換されたＬＭＳ色空間のビジュアルコンテンツをＲＧＢ色空間にさらに変換することによって行われることを特徴とする、請求項２５記載の適応変換システム。
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