JP4759696B2 - Color vision characteristic evaluation system, program and method using color matrix - Google Patents
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Description
本発明は、被験者の色覚を精度高く、短時間にしかも簡単に検査でき、その結果を基に色覚特性を信頼性高く定量的に評価できる色覚特性評価システム、プログラム及び方法に関するものである。 The present invention relates to a color vision characteristic evaluation system, program, and method that can accurately and accurately test a subject's color vision in a short period of time and that can reliably and quantitatively evaluate color vision characteristics based on the results.
従来は、被験者に複数の色の点によって数字等のパターンを表現した石原式色覚検査表の印刷物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を評価していた。
しかしながら、上記の手法では、被験者から数字等が読取れるか否かの回答をもらうため、定性的な評価はできたが、読取り難さがどの程度なのかを定量的に評価することはできなかった。
Conventionally, the subject's color vision characteristics were evaluated by asking the subject whether he / she can read the printed material of the Ishihara-style color vision test table that expresses a pattern such as numbers by using a plurality of color points. .
However, in the above method, qualitative evaluation was made to obtain an answer as to whether or not numbers could be read from the subject, but it was not possible to quantitatively evaluate how difficult it was to read. It was.
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、精度良く色空間を表示することが可能になってきた。それ故、本発明者らは、このディスプレイ上に表示される色空間を利用した検査手法を案出し、既に以下の特許文献として開示している。
この検査手法は、図１１に示すように、色度の異なる２個のセルを並べてディスプレイ上に表示して、被験者に判別できるか否かの回答をもらうものであり、その判別結果に基づいて色度図上に色弁別の判別可能領域と不能領域とを表示することで、被験者の色覚的特性を定量的に評価することを目指した。
Recently, with the development of technology, it has become possible to display a color space with high accuracy on a computer display. Therefore, the present inventors have devised an inspection method using a color space displayed on this display and have already disclosed it as the following patent document.
As shown in FIG. 11, this inspection method arranges two cells with different chromaticities and displays them on a display, and obtains an answer as to whether or not the subject can discriminate, based on the discrimination result. We aimed to quantitatively evaluate the subject's color vision characteristics by displaying distinguishable and indistinguishable areas on the chromaticity diagram.
上記のシステムでの検査精度はある程度は満足できるものであったが、最近では色覚特性の評価を薬、アルコール作用検出や疲労度、目の老化度検出等に応用したいとの期待も出てきており、更に一層検査精度の向上が望まれている。 Although the inspection accuracy with the above system was satisfactory to some extent, recently there has been an expectation that the evaluation of color vision characteristics will be applied to drugs, alcohol action detection, fatigue, eye aging detection, etc. Therefore, further improvement in inspection accuracy is desired.
上記のシステムは、色度の異なる２個のセルを並べたデザインの画面を被験者に見せて、被験者に「色（度）が違うかどうか」を回答してもらっていた。
従って、本発明者らは、被験者は「色が違うと回答すれば、色覚特性は正常であると評価される」ことを意識した上で頭で判断することになり、誤回答が不可避的に含まれてしまっていたのではないかと考え、検査精度を一層高めるために、従来の頭で判断するデザインではなく、見つけるデザインを模索した。
通常視力検査では、「Ｃ」の字を（θ＝０°，９０°，１８０°，２７０°）だけ回転させて表示し、被験者に切れている部分を上下左右から選択させることで見えているか否かを判定していたことを思い出し、先ず、この「Ｃ」の字と背景を、図１２に示すように２つの色で表示することで色の判別に利用することを思いつき、実験したが、結果は思わしくなかった。
鋭意検討の結果、その原因が色自体は見えなくとも色の境界が何らかの形で見えてしまうからではないかとの推論に至り、それを基に、境界が見えても、それを以って色を判別できないように、判別できるか否かを検査したい２つの色を物理的に切り離すデザインを思いつき、本発明を完成させた。
In the above system, the subject was shown a screen with a design in which two cells with different chromaticities were arranged, and the subject asked whether the color (degree) was different.
Therefore, the present inventors will make a judgment with the head in mind that if the subject answers that the color is different, the color vision characteristics will be evaluated as normal. We thought that it was included, and in order to further improve the inspection accuracy, we searched for a design to find instead of the conventional design to judge.
In a normal visual acuity test, the letter “C” is rotated by (θ = 0 °, 90 °, 180 °, 270 °) and displayed so that the subject can select the cut portion from the top, bottom, left, and right. I remembered that I had decided whether or not, and first, I thought of using this letter “C” and background in two colors as shown in FIG. The result was not good.
As a result of diligent research, we have inferred that the cause is that the boundary of the color is seen in some form even if the color itself is not visible. Thus, the present invention has been completed by coming up with a design that physically separates two colors to be inspected to determine whether they can be discriminated.
具体的には、請求項１の発明は、背景上に、３個以上の複数個のセルが互いに離間した状態で配置され、１個以上のセルが基準色で表示され、残りのセルがターゲット用に前記基準色と判別できたか否かを検査したい、基準色とは色度の異なる参照色で表示され、且つ前記複数のセルがいずれも選択可能となっているカラーマトリックス画面を作成するカラーマトリックス画面作成手段と、前記被験者の操作による表示画面上の任意のセルの選択を検出するセル検出手段と、選択されたセルの表示色が参照色の場合には判別できたと判定し、基準色の場合には判別できなかったと判定する判定手段と、判定結果を基に色度図上の色弁別可能領域と不能領域との境界座標を探索する探索手段と、を備え、ディスプレイ上で発色表示されたカラーマトリックス画面を被験者に見せて色覚特性を評価することを特徴とする、カラーマトリックスによる色覚特性評価システムである。 Specifically, in the invention of claim 1, on the background, a plurality of three or more cells are arranged in a state of being separated from each other, one or more cells are displayed in a reference color, and the remaining cells are targets. use the wish to inspect whether or not judged the reference color, the reference color is displayed in a different reference color chromaticity, any and said plurality of cells to create a color matrix screen are selectable color Matrix screen creation means, cell detection means for detecting selection of an arbitrary cell on the display screen by the subject's operation, and when the display color of the selected cell is a reference color, it is determined that it can be determined, and a reference color And a search means for searching for a boundary coordinate between the color distinguishable area and the impossible area on the chromaticity diagram based on the determination result, and a color display on the display. Color And evaluating the color vision characteristics trix screen showing a subject, a color vision characteristic evaluation system according to a color matrix.
請求項２の発明は、請求項１に記載した色覚特性評価システムにおいて、カラーマトリックス画面作成手段では、個々のセルの明るさを均一には設定しないことを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a second aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to the first aspect, the color matrix screen creation means does not set the brightness of individual cells uniformly .
請求項３の発明は、請求項１または２に記載した色覚特性評価システムにおいて、カラーマトリックス画面作成手段では、複数個の同形状のセルが互いに等間隔で離間した状態で配置されていることを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a third aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to the first or second aspect, in the color matrix screen creation means, a plurality of cells having the same shape are arranged at equal intervals. It is a characteristic color vision characteristic evaluation system .
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した色覚特性評価システムにおいて、判定手段では一定時間内にセルの選択を検出しなかった場合には判別できなかったと判定することを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to third aspects, the determination means determines that the determination cannot be made if the selection of the cell is not detected within a predetermined time. It is a characteristic color vision characteristic evaluation system.
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した色覚特性評価システムにおいて、画面表示制御手段はカラーマトリックス画面を一定時間表示した後に別の色度の参照色のカラーマトリックス画面を切り替え表示することを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to fourth aspects, the screen display control means displays the color matrix screen of the reference color of another chromaticity after displaying the color matrix screen for a certain period of time. A color vision characteristic evaluation system characterized by switching display.
請求項６の発明は、請求項５に記載した色覚特性評価システムにおいて、カラーマトリックス画面作成手段では、色度図上の基準色から３種類の混同色中心（Ｐ，Ｄ，Ｔ）のいずれかに向かう半直線を任意の角度（０≦θ＜３６０）で回転させた半直線上の任意の点を参照色に設定することでその半直線の方向の色覚特性を評価することを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to the fifth aspect, in the color matrix screen creation means, any one of the three types of confusion color centers (P, D, T) from the reference color on the chromaticity diagram. The color vision characteristic in the direction of the half line is evaluated by setting an arbitrary point on the half line obtained by rotating the half line toward the center at an arbitrary angle (0 ≦ θ <360) as a reference color. This is a color vision characteristic evaluation system.
請求項７の発明は、請求項６に記載した色覚特性評価システムにおいて、カラーマトリックス画面作成手段では、θが異なる半直線を複数設定し、それぞれの半直線上の点を参照色に設定することで色度図上における複数の方向の色覚特性を評価することを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to the sixth aspect, the color matrix screen creating means sets a plurality of half lines with different θ and sets a point on each half line as a reference color. A color vision characteristic evaluation system characterized by evaluating color vision characteristics in a plurality of directions on a chromaticity diagram.
請求項８の発明は、請求項６または７に記載した色覚特性評価システムにおいて、探索手段は、判定手段による判定結果を基に乱数を用いた二分探索法により次に表示する参照色を決定することを特徴とする色覚特性評価システムである。 The invention according to claim 8 is the color vision characteristic evaluation system according to claim 6 or 7, wherein the search means determines a reference color to be displayed next by a binary search method using random numbers based on a determination result by the determination means. This is a color vision characteristic evaluation system.
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれかに記載した色覚特性評価システムにおいて、画像表示制御手段はカラーマトリックス画面どうしの表示の間にセルが非表示の非表示画面を介挿表示することを特徴とする色覚特性評価システムである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to eighth aspects, the image display control means interposes a non-display screen in which cells are not displayed during display between the color matrix screens. This is a color vision characteristic evaluation system.
請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれに記載した色覚特性評価システムにおいて、ディスプレイを赤（Ｒ＝０〜２５５）、緑（Ｇ＝０〜２５５）、青（Ｂ＝０〜２５５）、無彩色（Ｗ＝０〜２５５）の１０２４色で順次発色させるための測色画面作成手段と、その色度データを測色する測色機と、前記測色機で取得された色度データを用いて目的の色度で発色させるための色度値からＲＧＢ階調値への変換式を作成する変換式作成手段とを備え、カラーマトリックス画面作成手段では前記変換式に基づいて色度図上の色度をＲＢＧ階調値に変換することを特徴とする色覚特性評価システムである。 A tenth aspect of the present invention is the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to ninth aspects, wherein the display is red (R = 0 to 255), green (G = 0 to 255), blue (B = 0 to 255). ), A colorimetric screen creation means for sequentially producing 1024 colors of achromatic colors (W = 0 to 255), a colorimeter for measuring the chromaticity data, and the chromaticity acquired by the colorimeter Conversion formula creating means for creating a conversion formula from chromaticity values to RGB gradation values for color development with the target chromaticity using data, and the color matrix screen creating means has chromaticity based on the conversion formula The color vision characteristic evaluation system is characterized in that the chromaticity in the figure is converted into an RBG gradation value.
請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれかに記載した色覚特性評価システムにおいて、カラーマトリックス画面作成手段は擬似多階調法に基づいて色情報を作成することを特徴とする色覚特性評価システムである。 An eleventh aspect of the present invention is the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to tenth aspects, wherein the color matrix screen creating means creates color information based on a pseudo multi-gradation method. Evaluation system.
請求項１２の発明は、請求項１から１１のいずれかに記載した色覚特性評価システムの各手段をコンピュータにより機能させることを特徴とするプログラムである。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a program that causes each means of the color vision characteristic evaluation system according to any one of the first to eleventh aspects to function by a computer.
請求項１３の発明は、請求項１から１２のいずれかに記載された色覚特性評価システムの作動方法であって、二分探索法により順次参照色を決定してカラーマトリックス画面を作成する段階と、前記被験者の操作による表示画面上の任意のセルの選択を検出するセル検出段階と、選択されたセルの表示色が参照色の場合には判別できたと判定し、基準色の場合には判別できなかったと判定する判定段階と、判定結果を基に色度図上の色弁別可能領域と不能領域との境界座標を探索する探索段階と、表示する参照色が検出限界幅または検出限界下限に入った時点で、その直前に表示した参照色を境界座標に決定する決定段階と、を有することを特徴とする作動方法である。 The invention of claim 13 is an operation method of the color vision characteristic evaluation system according to any one of claims 1 to 12, wherein the reference color is sequentially determined by a binary search method to create a color matrix screen; A cell detection stage for detecting the selection of an arbitrary cell on the display screen by the test subject's operation, and it can be determined that the display color of the selected cell can be determined if it is a reference color, and can be determined if it is a reference color A determination step for determining that there was no detection, a search step for searching for boundary coordinates between a color distinguishable region and an impossible region on the chromaticity diagram based on the determination result, and the reference color to be displayed falls within the detection limit width or the detection limit lower limit. And a determination step of determining the reference color displayed immediately before as boundary coordinates .
本発明のカラーマトリックスによる色覚特性評価システムを用いると、精度高く、短時間にしかも簡単に検査でき、結果として色覚特性を信頼性高く定量できる。 When the color vision characteristic evaluation system using the color matrix of the present invention is used, the inspection can be performed with high accuracy and in a short time, and the color vision characteristics can be quantified with high reliability.
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カラーマトリックスによる色覚特性評価システムを説明する。
図１は色覚特性評価システムの物理的構成を示すブロック図である。
このシステムは、図１に示すようにシステム全体を制御するＣＰＵ１と、システムを動作させるためのデータを一次的に格納するＲＡＭ３と、システムの起動時に外部記憶装置に記憶されているプログラムを読出し格納するＲＯＭ５、外部記憶装置の代表的な例であるハードディスク７と、入力手段としてのマウス（ポインティングデバイスの一種）９及びキーボード１１と、出力手段としてのディスプレイ１３（ｓＲＧＢディスプレイ）と、測色機１５(例えば、ミノルタ株式会社製のディスプレイカラーアナライザ ＣＡ−２１０）とを備えている。色覚特性評価プログラム（アプリケーションプログラム）は、ＷＷＷサーバからのダウンロードやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体を利用してハードディスク７に格納される。
なお、この実施の形態ではＣＰＵ１等はＰＣによって構成され、それに測色機１５がケーブル接続されているが、専用機により構成されていてもよいことは言うまでもない。
A color vision characteristic evaluation system using a color matrix according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a physical configuration of a color vision characteristic evaluation system.
As shown in FIG. 1, this system reads out and stores a CPU 1 for controlling the entire system, a RAM 3 for temporarily storing data for operating the system, and a program stored in an external storage device when the system is started. ROM 5, hard disk 7, which is a typical example of an external storage device, mouse (a type of pointing device) 9 and keyboard 11 as input means, display 13 (sRGB display) as output means, and colorimeter 15 (For example, display color analyzer CA-210 manufactured by Minolta Co., Ltd.). The color vision characteristic evaluation program (application program) is stored in the hard disk 7 by using a storage medium such as a download from a WWW server or a CD-ROM.
In this embodiment, the CPU 1 and the like are configured by a PC and the colorimeter 15 is connected to the cable by a cable, but needless to say, it may be configured by a dedicated machine.
図２は色覚特性評価システムの主な論理的構成を示すブロック図である。
特徴的な手段は、カラーマトリックス画面作成手段と非表示画面作成手段と測色画面作成手段とを含む画面作成手段１７と、作成された画像をディスプレイ１３に出力して表示する画面表示制御手段１８と、マウス９の押下によりセルを検出するセル検出手段１９と、検出されたセルに基づいて判定をする判定手段２１と、参照色を決定するために利用する探索手段２３と、色度からｒｇｂ階調値への変換に用いる変換式を作成する変換式作成手段２５とであり、各手段はＣＰＵ１が色覚特性評価プログラムおよびＯＳ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。
また、特徴的な記憶部としては、カラーマトリックス画面作成用の色情報を含む描画情報を格納する描画ファイル２７とｕ’ｖ’色度図を格納する色度図ファイル２９と、ｕ’ｖ’色度値からＸＹＺ色度値への変換式（公知のもの）とＸＹＺ色度値からｒｇｂ階調値への変換式を格納する変換式ファイル３１とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a main logical configuration of the color vision characteristic evaluation system.
Characteristic means include screen creation means 17 including color matrix screen creation means, non-display screen creation means, and colorimetric screen creation means, and screen display control means 18 that outputs and displays the created image on the display 13. A cell detection unit 19 for detecting a cell by pressing the mouse 9, a determination unit 21 for determining based on the detected cell, a search unit 23 for determining a reference color, and rgb from chromaticity A conversion formula creating means 25 for creating a conversion formula used for conversion to a gradation value, and each means is realized by the CPU 1 executing necessary processing according to the color vision characteristic evaluation program and the OS.
The characteristic storage unit includes a drawing file 27 that stores drawing information including color information for creating a color matrix screen, a chromaticity diagram file 29 that stores a u′v ′ chromaticity diagram, and u′v ′. A conversion formula file 31 for storing a conversion formula from chromaticity values to XYZ chromaticity values (known one) and a conversion formula from XYZ chromaticity values to rgb gradation values is provided.
次に、この色覚特性評価システムを構成する各手段の機能を、色覚特性評価方法の実施手順に分けて説明する。
Ａ．前処理
（ディスプレイの補正手順）
通常は、ＸＹＺ色度値からｒｇｂ階調値への変換は既存のｓＲＧＢ規格の変換式を用いて行われる。しかしながら、その変換式を用いると発色しようとした色（Ｙ＝０．１５、ＰＷとその直交方向の色：黒四角形）と測色機１５で測色した色（白四角形）の各プロットがズレてしまい、図３（１）に示すように、無彩色（Ｗ）の近傍ではＤＷ上の点と混じってしまう。従って、色覚異常の種類を判別できなくなる。このような発色のズレはディスプレイの固有の特性だけでなく、経時劣化や検査環境（湿度等）によるものである。
上記ズレの発生を防止するために、実際に検査するときに使用するディスプレイや周囲環境を考慮した独自の変換式を以下の通りに作成する。
Next, the function of each means constituting the color vision characteristic evaluation system will be described by dividing it into the procedure for performing the color vision characteristic evaluation method.
A. Preprocessing (display correction procedure)
Usually, the conversion from the XYZ chromaticity value to the rgb gradation value is performed using a conversion formula of the existing sRGB standard. However, if the conversion formula is used, plots of the color to be developed (Y = 0.15, PW and the color in the orthogonal direction: black square) and the color measured by the colorimeter 15 (white square) are shifted. Therefore, as shown in FIG. 3 (1), in the vicinity of the achromatic color (W), it is mixed with a point on the DW. Accordingly, it becomes impossible to determine the type of color blindness. Such color misregistration is not only due to the inherent characteristics of the display but also due to deterioration over time and the inspection environment (humidity, etc.).
In order to prevent the above-mentioned deviation, a unique conversion formula that takes into account the display used in actual inspection and the surrounding environment is created as follows.
先ず、暗くした室内で測色機１５がＰＣに接続された状態で、電源をＯＮにする。図４に示すように、Ｙ（＝０．１５）が安定になるには時間がかかるので、安定になった後に測色を開始する。
（１）測色データの取得
ディスプレイ１３を以下の階調で発色させ、測色機１５でＸ，Ｙ，Ｚを測色して１０２４色のデータを取得する。
(1) Acquisition of colorimetric data The display 13 is colored with the following gradation, and the colorimeter 15 measures X, Y, and Z to acquire 1024 color data.
そして、取得した１０２４色のデータに基づいて、変換式作成手段２５が以下の演算を実行して変換式を算出する。
（２）バックグラウンドの除去
上記で取得された測色データからバックグランドを除去する。
(2) Removal of background The background is removed from the colorimetric data acquired above.
（３）回帰分析１
バックグラウンドが除去されたデータに対して、以下の表の単回帰分析を行い、係数を求める。
The data from which the background has been removed is subjected to the single regression analysis in the following table to obtain the coefficient.
（４）回帰分析２
回帰分析１で求めた６個の係数Ｒｘ，Ｒｚ，‥‥，Ｂｚを用いて、更に以下の表の単回帰分析を行う。
Using the six coefficients Rx, Rz,..., Bz obtained in the regression analysis 1, a single regression analysis in the following table is further performed.
（５）補間関数の作成
上記（２）で定義されるＲY（ｒ），ＧY（ｇ），ＢY（ｂ）の逆関数を、それぞれＲY -1（ｒ），ＧY -1（ｇ），ＢY -1（ｂ）とする。これらはＲY（ｒ），ＧY（ｇ），ＢY（ｂ）を補間して数値的に構成する。
（６）変換式
回帰分析２で得られた係数と切片を用いて、発色したい色度Ｘ，Ｙ，Ｚの色から階調値ｒ，ｇ，ｂを求める変換式は、以下の通りとなる。
(6) Conversion Formula The conversion formula for obtaining the gradation values r, g, and b from the chromaticity X, Y, and Z colors to be developed using the coefficients and intercepts obtained in the regression analysis 2 is as follows. .
上記の変換式の有効性は、発色しようとした色と測色機１５で測色した色とを比較することにより判定できる。
図３（２）は上記の独自の変換式を用いて発色した場合の結果を示す。この図から分かるように、変換式の有効性は高い。
作成された変換式は、変換式ファイル３１に格納する。
The effectiveness of the above conversion formula can be determined by comparing the color to be developed with the color measured by the colorimeter 15.
FIG. 3 (2) shows the result when color is developed using the above unique conversion formula. As can be seen from this figure, the effectiveness of the conversion formula is high.
The created conversion formula is stored in the conversion formula file 31.
（カラーマトリックス画面のユーザー設定手順）
画面では、背景上に、（ｎ×ｎ）個の同形状のセルが互いに等間隔で離間した状態で配置され、（ｎ2−ｍ）個のセルが基準色で表示され、残りのｍ個のセルを前記基準色と判別できたか否かを検査したい参照色で表示されるレイアウトになっている。
このディスプレイ１３上に表示される設定画面上でのマウス９やキーボード１１を使用した操作により任意に設定できる仕様になっており、設定内容は、描画ファイル２７に格納される。従って、検査の目的に応じてレイアウトを任意に設定できる。
図５に示すカラーマトリックス画面のレイアウトは、セルの数（４×４＝１６個）、視野角（２°）、スリット（１°）、ターゲット数（即ち、参照色の表示数、１個）、Yノイズ（Ｙ＝Ｙ（１±６Ｌｒ）、０＜ｒ（一様乱数）＜１、Ｌ：ｕ’ｖ’色度図上の参照色と基準色の座標距離）に設定されている。なお「６」は適当に設定された値である。この値を大きくすると、参照色と基準色の違いが大きい場合には明るさの変化も大きくなるので、被験者はセルを視認し易くなる。
なお、見易さを考慮して背景は黒色（ｒ＝ｇ＝ｂ＝０）で表示されているが、これもユーザー設定可能に構成してもよい。
(Color matrix screen user setting procedure)
On the screen, on the background, (n × n) cells having the same shape are arranged at equal intervals, (n 2 −m) cells are displayed in the reference color, and the remaining m cells The cell is displayed in a reference color to be inspected as to whether or not the cell can be discriminated from the reference color.
The setting can be arbitrarily set by an operation using the mouse 9 or the keyboard 11 on the setting screen displayed on the display 13, and the setting contents are stored in the drawing file 27. Therefore, the layout can be arbitrarily set according to the purpose of inspection.
The layout of the color matrix screen shown in FIG. 5 is the number of cells (4 × 4 = 16), viewing angle (2 °), slit (1 °), target number (ie, reference color display number, 1). , Y noise (Y = Y (1 ± 6 Lr), 0 <r (uniform random number) <1, L: coordinate distance between reference color and standard color on u′v ′ chromaticity diagram). “6” is an appropriately set value. When this value is increased, if the difference between the reference color and the base color is large, the change in brightness also increases, so that the subject can easily see the cell.
Although the background is displayed in black (r = g = b = 0) in consideration of easiness of viewing, it may be configured to be user-configurable.
（検査内容のユーザー設定手順）
この実施の形態では、ｕ’ｖ’色度図上の無彩色（W）が基準色に設定され、ＰＷ（θ＝０°，９０°，１８０°，２７０°）と、ＤＷ（θ＝０°，９０°，１８０°，２７０°）の８方向の半直線が設定されている。また、後述するように二分探索法により境界座標を決定しているので、ｒｇｂ階調値を考慮して検査限界幅（ｗ）を０．００５、検査限界下限（ｌ）を０．０１にそれぞれ設定されている。
上記の内容は、ディスプレイ１３上に表示される設定画面上でのマウス９やキーボード１１を使用した操作により任意に設定できる仕様になっている。
(User setting procedure for inspection contents)
In this embodiment, the achromatic color (W) on the u′v ′ chromaticity diagram is set as the reference color, and PW (θ = 0 °, 90 °, 180 °, 270 °) and DW (θ = 0). (8 °, 90 °, 180 °, 270 °) are set. Since the boundary coordinates are determined by the binary search method as described later, the inspection limit width (w) is set to 0.005 and the inspection limit lower limit (l) is set to 0.01 in consideration of the rgb gradation value. Is set.
The above-mentioned contents are specifications that can be arbitrarily set by an operation using the mouse 9 or the keyboard 11 on the setting screen displayed on the display 13.
この実施の形態で使用したＰＣは一般的なものであり、ディスプレイ１３に表示できる階調数は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ２５６（８ビット）である。しかしながら、この実施の形態では二分探索法（binary search）を利用することから、階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階調表示技法を用いることによって必要なだけ階調数を増やしている。この実施の形態では、２５６段階から１０００段階に増やしている。図６のマックアダム楕円を示した色度図から分かるように、階調数が２５６の場合にはこの楕円を検査することはできないが、この実施の形態では階調数を増やしているので検査できる。
この多階調値に対応して、上記で検査限界幅（ｗ）と検査限界下限（ｌ）が設定されている。なお、検査限界幅（ｗ）と検査限界下限（ｌ）に関しては後で出てくる二分探索の説明のところで更に説明する。
The PC used in this embodiment is general, and the number of gradations that can be displayed on the display 13 is 256 (8 bits) for each of R, G, and B. However, since the binary search method is used in this embodiment, the accuracy of the binary search can be increased by increasing the number of gradations. Therefore, the number of gradations is increased as necessary by using a pseudo gradation display technique established as an image processing technique. In this embodiment, the number is increased from 256 to 1000. As can be seen from the chromaticity diagram showing the Mac Adam ellipse in FIG. 6, this ellipse cannot be inspected when the number of gradations is 256, but in this embodiment, the number of gradations is increased, so the inspection is performed. it can.
Corresponding to this multi-tone value, the inspection limit width (w) and the inspection limit lower limit (l) are set as described above. The inspection limit width (w) and the inspection limit lower limit (l) will be further described in the explanation of the binary search to be described later.
Ｂ．色覚特性の検査手順
（カラーマトリックス画面の順次作成手順）
探索手段２３が色度図ファイル２９を読出して、図7に示すように、ｕ’ｖ’色度図上のＣＲＴ表示可能領域の境界線と半直線の交点（Ｐ0，θ＝０°）と基準色（Ｗ）の間の線分上のいずれかの色（Ｐ1）を参照色に決定し、そのデータとカラーマトリックス画面作成手段１７が描画ファイル２７から読出した描画情報と変換式ファイル３１から読み出した変換式を用いて、図５に示すカラーマトリックス画面を作成し、画面表示制御手段１７によりディプレイ１３に表示する。
その後は探索手段２３が、図７に示すように、二分探索法により順次参照色を決定していく。判定手段２１からの通知結果が「判定できなかった」の場合には、探索手段２３が、次に表示する参照色をＰ1とＰ0の間の点Ｐ2Rに決定し、一方、判定手段２１からの通知結果が「判定できた」の場合には、探索手段２３が、次に表示する参照色をＰ1とＷの間の点Ｐ2Lに決定し、その後は同様にしてカラーマトリックス画面作成手段１７がカラーマトリックス画面を作成し、ディスプレイ１３に表示する。上記では１つの半直線上の参照色について説明しているが、いずれの半直線上でも同じである。
B. Inspection procedure for color vision characteristics (sequential creation procedure of color matrix screen)
The search means 23 reads the chromaticity diagram file 29 and, as shown in FIG. 7, the intersection of the boundary line of the CRT displayable area on the u′v ′ chromaticity diagram and the half line (P 0 , θ = 0 °). One of the colors (P 1 ) on the line segment between the reference color (W) and the reference color (W) is determined as a reference color, the data, the drawing information read by the color matrix screen creation means 17 from the drawing file 27 and the conversion formula file A color matrix screen shown in FIG. 5 is created using the conversion formula read out from 31 and displayed on the display 13 by the screen display control means 17.
Thereafter, as shown in FIG. 7, the search means 23 sequentially determines reference colors by the binary search method. If the notification result from the determination means 21 is “not determined”, the search means 23 determines the reference color to be displayed next as a point P 2R between P 1 and P 0 , while the determination means If the notification result from 21 is “determined”, the search means 23 determines the reference color to be displayed next as a point P 2L between P 1 and W, and thereafter the color matrix screen in the same manner. The creation means 17 creates a color matrix screen and displays it on the display 13. In the above description, the reference color on one half line is described, but the same is true on any half line.
なお、表示する参照色の決定は乱数(平均０．５）を用いて行われており、同じ色が出るのが回避されている。また、セルのＹノイズは設定された範囲内でランダムに表示される。
この実施の形態では、複数の半直線を用いて検査しており、先ず半直線がランダムに選択され、更にその半直線上から参照色が二分探索法により決定されている。
探索は次に標示すべき参照色が検査限界幅（ｗ）か、検査限界下限（ｌ）のいずれかに入った時点で終了し、検査自体も終了する。
Note that the reference color to be displayed is determined using a random number (average 0.5), and the same color is avoided. In addition, the Y noise of the cell is displayed randomly within the set range.
In this embodiment, inspection is performed using a plurality of half lines. First, half lines are randomly selected, and a reference color is determined from the half lines by a binary search method.
The search ends when the next reference color to be marked enters either the inspection limit width (w) or the inspection limit lower limit (l), and the inspection itself ends.
（表示画面の切替手順）
画面表示制御手段１８は、カラーマトリックス画面と非表示画面とを交互に切替えながら表示する。図８に示すように、基本周期は、カラーマトリックス画面：４秒、非表示画面：１秒である。但し、カラーマトリックス画面の表示時間中に検出手段がマウスの押下を検出すると、その時点でカラーマトリックス画面から非表示画面に切替えるが、非表示画面をカラーマトリックス画面の基本的な表示時間の残りの時間プラス非表示画面の基本的な時間（１秒）だけ表示する。
このようにカラーマトリックス画面を基本周期を守って表示することで被験者の頭に混乱を起こさせないようにしている。
(Display screen switching procedure)
The screen display control means 18 displays the color matrix screen and the non-display screen while alternately switching them. As shown in FIG. 8, the basic period is a color matrix screen: 4 seconds and a non-display screen: 1 second. However, if the detection means detects that the mouse is pressed during the display time of the color matrix screen, the color matrix screen is switched to the non-display screen at that time, but the non-display screen is changed to the remaining basic display time of the color matrix screen. Only the basic time (1 second) of the time plus non-display screen is displayed.
In this way, the color matrix screen is displayed in accordance with the basic period so as not to cause confusion in the subject's head.
（被験者による実際の検査手順）
図９のフローチャートに従って説明する。
被験者にカラーマトリックス画面（初期画面）を見せて（ステップＳ１）、1個だけ異なる色（参照色）で表示されたセルを見つけてもらう。この画面のセル領域はマウスの押下を検出する検出領域が重ねて形成されている。被験者が見つけたセルをマウスの押下により選択するとセル検出手段１９がセルを検出し（ステップＳ２）、直ちに画面を非表示画面に切り替える（ステップＳ４）。一方、セルが検出されないときには、制限時間一杯、ここでは4秒間表示した後に（ステップＳ３）、画面を非表示画面に切り替える（ステップＳ４）。その後に判定を行う。判定は、セルを検出した場合にはそのセルが参照色の場合には「判別できた」と判定し、そのセルが基準色の場合は「判別できなかった」と判定する（ステップＳ５）。また、カラーマトリックス画面の表示時間中にセルが検出されなかった場合には「判別できなかった」と判定する（ステップＳ５）。
(Actual inspection procedure by the subject)
This will be described with reference to the flowchart of FIG.
The subject is presented with a color matrix screen (initial screen) (step S1), and a cell displayed with only one different color (reference color) is found. The cell area of this screen is formed by overlapping detection areas for detecting mouse presses. When the test subject selects a cell found by pressing the mouse, the cell detection means 19 detects the cell (step S2), and immediately switches the screen to a non-display screen (step S4). On the other hand, when a cell is not detected, after the time limit is reached, here, after displaying for 4 seconds (step S3), the screen is switched to a non-display screen (step S4). Thereafter, a determination is made. In the determination, when a cell is detected, it is determined that “it was able to be determined” when the cell is a reference color, and it is determined that “it could not be determined” when the cell is a reference color (step S5). If no cell is detected during the display time of the color matrix screen, it is determined that “it could not be determined” (step S5).
次に、検索限界幅（ｗ）と検査限界下限（ｌ）に関連して検査を終了するか続行するかを判断し(ステップＳ６）、続行する場合には次のカラーマトリックス画面を表示する。
セル検出手段１９がセルを検出し（ステップＳ２），その結果を判定手段２１に渡す。判定手段２１は選択されたセルが基準色か否かを判定する（ステップＳ５）。判定手法は、カラーマトリックス画面の順次作成手順で説明した通りである。そして、その判定結果に基づいて次のカラーマトリックス画面を作成して表示する。
検査は次に表示すべき参照色が検査限界幅と検査限界下限に入った時点で終了し、その直前の参照色を境界座標に決定する。
Next, it is determined whether to end or continue the inspection in relation to the search limit width (w) and the inspection limit lower limit (l) (step S6), and when it is continued, the next color matrix screen is displayed.
The cell detection means 19 detects a cell (step S2) and passes the result to the determination means 21. The determination means 21 determines whether or not the selected cell is a reference color (step S5). The determination method is as described in the sequential creation procedure of the color matrix screen. Based on the determination result, the next color matrix screen is created and displayed.
The inspection ends when the reference color to be displayed next enters the inspection limit width and the inspection limit lower limit, and the reference color immediately before is determined as the boundary coordinates.
図１０（１）は被験者が２０代男性の実験結果であり、図１０（２）は４０代男性の実験結果である。線の両端部が色弁別の境界座標を示している。この結果から２０代男性は強い第二種色覚異常、４０代男性は弱い第二種色覚異常であることが分かる。
なお、いずれの被験者の検査時間も4分弱と短かった。
このように、本発明のシステムは、短時間で検査することができるため、被験者にストレスを与えずに済む。また、本発明のシステムは、マウスを備えたコンピュータシステムにより構成されているので、被験者の回答データをマウスの押下と言った簡単な操作により蓄積でき、しかもその回答を基にその被験者の色覚特性をグラフ等の視認容易な形態で簡単に表示出力することができる。
FIG. 10 (1) shows the experimental results of males in their 20s, and FIG. 10 (2) shows the experimental results of males in their 40s. Both ends of the line indicate boundary coordinates for color discrimination. From this result, it can be seen that males in their 20s have strong second-type color vision abnormalities, and males in their 40s have weak second-type color vision abnormalities.
The test time for all subjects was as short as 4 minutes.
Thus, since the system of the present invention can be tested in a short time, it does not apply stress to the subject. Further, since the system of the present invention is constituted by a computer system equipped with a mouse, it is possible to accumulate test subject's answer data by a simple operation such as pressing the mouse, and based on the answer, the subject's color vision characteristics Can be easily displayed and output in an easily visible form such as a graph.
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成が上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から外れない範囲での設計変更があっても本発明に含まれる。
例えば、色度図は被験者の色覚特性を評価することを考慮してｕ’ｖ’色度図を用いているが、理論上はその色度図の使用に限らずに種々の色度図を使用できる。
また、上記実施の形態では、基準色として無彩色が選択されているが、必ずしも無彩色に限定されず、その他の色を選択してもよいことはいうまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, and even if there is a design change within the scope of the present invention. It is included in the present invention.
For example, the chromaticity diagram uses the u'v 'chromaticity diagram in consideration of evaluating the color vision characteristics of the subject. Theoretically, the chromaticity diagram is not limited to the use of the chromaticity diagram, and various chromaticity diagrams are used. Can be used.
In the above embodiment, the achromatic color is selected as the reference color. However, the present invention is not necessarily limited to the achromatic color, and other colors may be selected.
本発明のカラーマトリックスによる色覚特性評価システムは、被験者の色覚を精度高く、短時間にしかも簡単に検査でき、その結果を基に色覚特性を信頼性高く定量的に評価できるので、薬、アルコール作用検出や疲労度、目の老化度検出等、種々の分野への応用の途を開くものであると確信している。 The color matrix characteristic evaluation system using the color matrix of the present invention can accurately and accurately test a subject's color vision in a short period of time, and can reliably and quantitatively evaluate the color vision characteristic based on the results. I am convinced that this will open the way to application in various fields such as detection, fatigue level, and eye aging level detection.
１ ＣＰＵ ３ ＲＡＭ
５ ＲＯＭ ７ ハードディスク
９ マウス １１ キーボード
１３ ディスプレイ １５ 測色機
１７ 画面作成手段 １８ 画面表示制御手段
１９ セル検出手段 ２１ 判定手段
２３ 探索手段 ２５ 変換式作成手段
２７ 描画ファイル ２９ 色度図ファイル
３１ 変換式ファイル
1 CPU 3 RAM
5 ROM 7 Hard disk 9 Mouse 11 Keyboard 13 Display 15 Colorimeter 17 Screen creation means 18 Screen display control means 19 Cell detection means 21 Determination means 23 Search means 25 Conversion formula creation means 27 Drawing file 29 Chromaticity diagram file 31 Conversion formula file
Claims (13)
前記被験者の操作による表示画面上の任意のセルの選択を検出するセル検出手段と、
選択されたセルの表示色が参照色の場合には判別できたと判定し、基準色の場合には判別できなかったと判定する判定手段と、
判定結果を基に色度図上の色弁別可能領域と不能領域との境界座標を探索する探索手段と、
を備え、ディスプレイ上で発色表示されたカラーマトリックス画面を被験者に見せて色覚特性を評価することを特徴とする、カラーマトリックスによる色覚特性評価システム。 On the background, three or more cells are arranged in a state of being separated from each other, one or more cells are displayed in a reference color, and whether or not the remaining cells can be distinguished from the reference color for a target. A color matrix screen creating means for creating a color matrix screen which is displayed in a reference color having a chromaticity different from that of the reference color to be inspected and in which any of the plurality of cells is selectable ;
Cell detection means for detecting selection of any cell on the display screen by the operation of the subject;
A determination means for determining that the display color of the selected cell can be determined when the reference color is a reference color, and for determining that the display color of the selected cell is not a reference color
Search means for searching for boundary coordinates between the color distinguishable area and the impossible area on the chromaticity diagram based on the determination result;
The color matrix characteristic evaluation system using a color matrix, characterized in that a color matrix screen colored and displayed on a display is shown to a subject to evaluate color vision characteristics.
二分探索法により順次参照色を決定してカラーマトリックス画面を作成する段階と、
前記被験者の操作による表示画面上の任意のセルの選択を検出するセル検出段階と、
選択されたセルの表示色が参照色の場合には判別できたと判定し、基準色の場合には判別できなかったと判定する判定段階と、
判定結果を基に色度図上の色弁別可能領域と不能領域との境界座標を探索する探索段階と、
表示する参照色が検出限界幅または検出限界下限に入った時点で、その直前に表示した参照色を境界座標に決定する決定段階と、
を有することを特徴とする作動方法。 A method for operating a color vision characteristic evaluation system according to any one of claims 1 to 12 ,
A step of determining a reference color sequentially by a binary search method and creating a color matrix screen;
A cell detection stage for detecting selection of any cell on the display screen by the operation of the subject;
A determination step of determining that the display color of the selected cell can be determined when the reference color is a reference color, and determining that the display color of the selected cell is not a reference color;
A search stage for searching for boundary coordinates between the color distinguishable area and the impossible area on the chromaticity diagram based on the determination result;
When the reference color to be displayed enters the detection limit width or the detection limit lower limit, a determination stage for determining the reference color displayed immediately before as a boundary coordinate;
An operating method characterized by comprising:
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