WO2023085037A1 - 情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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WO2023085037A1
WO2023085037A1 PCT/JP2022/039155 JP2022039155W WO2023085037A1 WO 2023085037 A1 WO2023085037 A1 WO 2023085037A1 JP 2022039155 W JP2022039155 W JP 2022039155W WO 2023085037 A1 WO2023085037 A1 WO 2023085037A1
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WO
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gradation
value
information processing
function
stimulus
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039155
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English (en)
French (fr)
Inventor
健司 鈴木
祥子 松村
Original Assignee
三井化学株式会社
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Publication date
Application filed by 三井化学株式会社 filed Critical 三井化学株式会社
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Priority to CN202280074353.9A priority patent/CN118201541A/zh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/06—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing light sensitivity, e.g. adaptation; for testing colour vision

Definitions

  • the present disclosure relates to an information processing device, an information processing method, and a computer program.
  • Patent Document 1 discloses a visual function test provided with visual function test means for sequentially presenting a subject with visual targets having different stimulus values of a plurality of attention portions or color stimuli to perform a visual function test on the subject.
  • a technology related to the system is disclosed.
  • Patent document 1 JP 2019-209047
  • the gradation characteristics (EOTF; Electro-Optical Transfer Function) of a visual target presentation device that presents visual targets are corrected to conform to a predetermined standard, but the accuracy varies depending on the product and individual.
  • the chromaticity coordinates of the primary colors emitted from the optotype presentation device do not necessarily match the vertex coordinates of the colors defined by each standard.
  • the chromaticity coordinates of the primary colors emitted from the optotype presentation device do not necessarily match the vertex coordinates of the colors defined by each standard.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and provides an information processing device and an information processing method that realize display of a visual target with accurate luminance and chromaticity on a visual target presentation device that presents the visual target. and to provide a computer program.
  • the gradation characteristic which is a data set obtained by measuring the spectral radiance at a plurality of gradation values of a plurality of primary colors, of a target presentation device that presents a target to a subject.
  • a measurement data acquisition unit that acquires data;
  • a stimulus value calculation unit that calculates a stimulus value at each gradation value based on the gradation characteristics; and a function generator for fitting the information processing device.
  • the function fitted by the function generation unit may consist of a nonlinear term consisting of parameters for fitting and a linear term consisting of parameters for fitting.
  • the information processing device may further include a gradation value calculation unit that calculates a gradation value corresponding to a display target value in the optotype presentation device based on the function.
  • the stimulus value calculation unit may calculate tristimulus values in an XYZ color system as the stimulus values for each of the primary colors.
  • the stimulus value calculation unit may calculate an LMS cone stimulus as the stimulus value for each of the primary colors.
  • the measurement data acquisition unit may acquire the gradation characteristics at the timing of starting the visual function test for the subject.
  • the measurement data acquisition unit may acquire environmental data related to the environment at the time the gradation characteristics were measured.
  • the function generation unit may fit the predetermined function to the relationship between the stimulus value and the gradation value according to the environment data.
  • the measurement data acquisition unit may acquire gradation characteristics of each sub-pixel of red, green, and blue expressing the primary colors by color mixture.
  • the gradation characteristic is a data set obtained by measuring spectral radiance at a plurality of gradation values of a plurality of primary colors of a target presentation device that presents a target to a subject. is obtained, a stimulus value at each tone value is calculated based on the tone characteristic, and a predetermined function relating to the tone characteristic is fitted to the relationship between the stimulus value and the tone value. , an information processing method is provided.
  • a data set obtained by measuring spectral radiance at a plurality of grayscale values of a plurality of primary colors of a target presentation device that presents a target to a subject. Acquiring tone characteristics, calculating a stimulus value for each tone value based on the tone characteristics, and executing a process of fitting a predetermined function relating to the tone characteristics to the relationship between the stimulus value and the tone value.
  • a computer program is provided for causing the
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of information processing by an information processing device; It is a figure which shows the example of the xy chromaticity diagram of a visual target presentation apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of gradation value dependency of chromaticity coordinates;
  • FIG. 10 is a graph showing how a function is fitted to the gradation value dependence of chromaticity coordinates;
  • FIG. 10 is a graph showing a fitting error of chromaticity coordinates when a function is fitted to the gradation value dependency of chromaticity coordinates;
  • FIG. 10 is a graph showing a luminance fitting error when a function is fitted to the gradation value dependence of luminance.
  • An image display device such as a liquid crystal display, a projector, a CRT (Cathode Ray Tube) display, or the like is used as a target presentation device that presents a target for testing the visual function of a subject.
  • the gradation characteristics of a visual target presentation device that presents visual targets are corrected so as to conform to a predetermined standard.
  • the accuracy of the correction varies depending on the product or individual product, and in particular, the chromaticity changes in a region where the gradation value is small due to leakage light that occurs even if the gradation value is zero.
  • gradation values are input to the visual target presentation device according to the color space standard, they are not output with correct luminance, and the magnitude of the error between the correct luminance and the display luminance is unknown.
  • the chromaticity coordinates of the emitted primary colors of the optotype presentation device do not necessarily match the vertex coordinates of the colors defined by each standard.
  • the chromaticity coordinates of the emitted primary colors of the optotype presentation device do not necessarily match the vertex coordinates of the colors defined by each standard.
  • the Discloser diligently studied a technique for realizing the display of visual targets with accurate luminance and chromaticity.
  • the present discloser can determine the gradation value corresponding to the display target based on the actual gradation characteristics of the visual target presentation device, thereby achieving accurate luminance and chromaticity.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a visual function testing system according to this embodiment.
  • the visual function testing system 1 includes an information processing device 10, a visual target presentation device 20, and a measurement device 30.
  • the visual target presentation device 20 includes red, green, and blue sub-pixels that express primary colors by mixing colors, such as a liquid crystal display, an organic EL display, and a CRT display. device.
  • the visual target presentation device 20 may be a projector that presents an image on a wall surface or the like.
  • the visual target presentation device 20 may irradiate an object with illumination such as LED lights of a plurality of colors, and present transmitted light or reflected light of the object as a visual target.
  • the information processing device 10 determines the gradation value corresponding to the display target based on the actual gradation characteristics of the visual target presentation device 20, and causes the visual target presentation device 20 to present the visual target with the determined gradation value. It is a device.
  • the information processing device 10 acquires the gradation characteristics of the optotype presentation device 20 from the measurement device 30 .
  • the gradation characteristics are data sets obtained by measuring spectral radiance at a plurality of gradation values of each of the red, green, and blue sub-pixels of the optotype presentation device 20 .
  • the visual target presentation device 20 is a device that presents test visual targets to a subject whose visual function is to be tested.
  • the visual target presentation device 20 is, as described above, a liquid crystal display, an organic EL display, or a CRT display that expresses primary colors by mixing red, green, and blue. is a device comprising each sub-pixel of .
  • the visual target presentation device 20 controls the luminance and chromaticity of the image by controlling the luminance of each sub-pixel of red, green, and blue of each pixel constituting the image by an image signal from the outside. Determined.
  • the image signal corresponds to a gradation value, and the gradation value is calculated and designated by software executed by the information processing device 10 .
  • the measuring device 30 is a device for measuring spectral radiance when the visual target presentation device 20 displays an image with a designated gradation value, and is, for example, a spectral radiance meter. More specifically, the measurement device 30 measures the spectral radiance of each of the red, green, and blue sub-pixels of the visual target presentation device 20 by changing the gradation value. Since the amount of data would be enormous if measured for all gradation values, the measurement device 30 measures spectral radiance for several representative gradation values.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the information processing device 10. As shown in FIG.
  • the information processing apparatus 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a storage 14, an input section 15, a display section 16, and a communication interface. (I/F) 17.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • storage 14 an input section 15, a display section 16, and a communication interface. (I/F) 17.
  • I/F communication interface.
  • the CPU 11 is a central processing unit that executes various programs and controls each part. That is, the CPU 11 reads a program from the ROM 12 or the storage 14 and executes the program using the RAM 13 as a work area. The CPU 11 performs control of the above components and various arithmetic processing according to programs recorded in the ROM 12 or the storage 14 .
  • the ROM 12 or the storage 14 stores an information processing program that enables the visual target presentation device 20 to display visual targets with accurate luminance and chromaticity.
  • the ROM 12 stores various programs and various data.
  • RAM 13 temporarily stores programs or data as a work area.
  • the storage 14 is configured by a storage device such as a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or flash memory, and stores various programs including an operating system and various data.
  • the input unit 15 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used for various inputs.
  • the display unit 16 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information.
  • the display unit 16 may employ a touch panel system and function as the input unit 15 .
  • the communication interface 17 is an interface for communicating with other devices such as the measuring device 30, and uses standards such as Ethernet (registered trademark), FDDI, and Wi-Fi (registered trademark), for example.
  • the information processing apparatus 10 When executing the above information processing program, the information processing apparatus 10 uses the above hardware resources to implement various functions. A functional configuration realized by the information processing apparatus 10 will be described.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the information processing device 10. As shown in FIG.
  • the information processing apparatus 10 has a measurement data acquisition unit 101, a stimulus value calculation unit 102, a function generation unit 103, and a gradation value calculation unit 104 as functional configurations.
  • Each functional configuration is realized by reading and executing an information processing program stored in the ROM 12 or the storage 14 by the CPU 11 .
  • the measurement data acquisition unit 101 acquires a gradation characteristic, which is a data set of spectral radiance at a plurality of gradation values, of each of the red, green, and blue sub-pixels of the optotype presentation device 20 measured by the measurement device 30. do.
  • a gradation characteristic which is a data set of spectral radiance at a plurality of gradation values, of each of the red, green, and blue sub-pixels of the optotype presentation device 20 measured by the measurement device 30. do.
  • the number of gradation values is not limited to a specific number, the number of gradation values is determined in consideration of the function generation accuracy in the function generation unit 103, which will be described later.
  • the stimulus value calculation unit 102 uses the gradation characteristics acquired by the measurement data acquisition unit 101 to calculate tristimulus values for each sub-pixel with respect to spectral radiance for each gradation value.
  • the XYZ color system is used. Therefore, the stimulus value calculator 102 calculates tristimulus values X, Y, and Z for each sub-pixel.
  • the information processing apparatus 10 can calculate luminance and chromaticity from the tristimulus values.
  • the stimulation value calculation unit 102 may calculate an LMS cone stimulation value, or may calculate a rod stimulation value or an intrinsic photosensitive retinal ganglion cell (ipRGC) stimulation value.
  • the function generation unit 103 applies a predetermined function related to gradation characteristics to the relationship between the tristimulus value for each gradation value calculated for each subpixel by the stimulus value calculation unit 102 and the gradation value corresponding to the tristimulus value. fitting.
  • the function represented by the following formula (1) is fitted to the relationship between the tristimulus values and the gradation values.
  • T sp (s: X, Y, Z) is a sum of tristimulus values X, Y, Z for each subpixel p (p: R, G, B), n p is the floor Tone value, ng is the maximum value of tone value (eg 255), ⁇ sp , As sp and B sp are parameters for function fitting.
  • the function generation unit 103 may generate a function by adding a high-order polynomial of n p /n g in order to increase the accuracy of fitting.
  • the simplest way to control the optotype presentation device 20 is to assume that the chromaticity of each light-emitting element of the optotype presentation device 20 is constant regardless of the gradation value, that is, the xy chromaticity coordinates are constant, and the luminance Y This is a method of expressing gradation characteristics by a function.
  • the color of a sub-pixel in a liquid crystal display is represented by the spectral transmittance of a color filter, and is believed to be independent of the amount of output light.
  • the liquid crystal display has the property that the peak of the emission spectrum shifts slightly due to the heat generation of the element that depends on the current and the ambient temperature.
  • the tristimulus values of the XYZ color system are one such stimulus quantity.
  • the stimulus value Y matches luminance.
  • the tristimulus color matching functions are different from each other, but the tristimulus values are all defined by the same form of definite integral.
  • the gradation characteristics of the stimulus values X and Z are obtained by multiplying the gradation characteristics of the stimulus value Y by a constant. Therefore, when the change in spectral distribution due to the gradation value is slight, it is expected that the gradation characteristics of the stimulus values X and Z can be expressed by adjusting the coefficient based on the same functional form as that of the stimulus value Y. can.
  • the stimulus values X and Z correspond to the xy chromaticity in a simple formula, it is suitable for setting the task of changing the luminance while keeping the xy chromaticity of the visual target constant, or vice versa.
  • the luminance of the Landolt's ring and the luminance of the background are equally constant and applied to a task in which the difference in xy chromaticity is changed. experiments are possible.
  • the LMS cone stimulus values in the LMS color space are also linear with respect to spectral radiance. However, since the absolute amount of LMS cone stimulation is not defined, it is necessary to perform an operation that corresponds to luminance.
  • the LMS cone stimulation value-based gradation characteristic incorporates the operation of the photoreceptor-independent stimulation method (silent-substitution method) to control the stimulation value of only one cone, or the MacLeod-Boynton chromaticity diagram. It is suitable for experiments in which stimulus values are controlled based on the r-axis and b-axis. Furthermore, if there are four or more light sources (primary colors), experiments to evaluate the brightness perception and discrimination threshold of ipRGC under the condition of constant brightness or color in photopic vision, and its relationship with dayblindness will be conducted. It becomes possible.
  • luminance L v (cd/m 2 ) is defined by the following formula (2) as a photometric quantity for spectral radiance L e ( ⁇ ) (Wsr ⁇ 1 m ⁇ 2 nm ⁇ 1 ) It is
  • V( ⁇ ) is the photopic standard spectral luminous efficiency
  • K m 683 (lm/W).
  • the color matching functions x( ⁇ ), y( ⁇ ), and z( ⁇ ) are summarized as x s ( ⁇ ) (s: X, Y, Z), and the tristimulus values X, Y, Z are Let them be collectively T s (s: X, Y, Z).
  • a symbol (for example, X) with " ⁇ " attached is represented as ⁇ X or the like.
  • each sub-pixel p (p: R, G, B) is decomposed into tristimulus values to express luminance and color. Since the stimulus value Y matches the luminance output of the liquid crystal display, the gamma characteristic can be considered as a basic form as a function expression of the tristimulus value Y and the gradation characteristics of X and Z.
  • the gradation characteristics specified by the color space standard into a polynomial with the ⁇ power term and the integer power of the normalized gradation value, and changing the form to add the contribution of leaked light as a constant term, Nonlinearity is restricted to parameters only and is tractable for least-squares fitting. Its simplest form is Equation (1) above. Therefore, the luminance and color gradation characteristics are associated with the spectral radiance for each sub-pixel.
  • the gradation value calculation unit 104 uses the function generated by the function generation unit 103 to calculate the gradation value for presenting the visual target to the visual target presentation device 20 with the display target value.
  • the display target value is, for example, luminance and xy chromaticity coordinates when the gradation value is calculated using a function representing the tristimulus value, and the gradation value is calculated using the function representing the LMS cone stimulation. If so, it is luminance and L, M, S cone stimulation values or ratios.
  • the information processing device 10 fits a predetermined function to the relationship between the actual stimulus value and the gradation value of the visual target presentation device 20, and uses the function to correspond to the display target value. Tone values can be determined. By determining the gradation value corresponding to the display target value, the information processing device 10 can display the optotype with accurate luminance and chromaticity for the optotype presentation device 20 .
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of information processing by the information processing device 10.
  • Information processing is performed by the CPU 11 reading an information processing program from the ROM 12 or the storage 14, developing it in the RAM 13, and executing it.
  • the target presentation device 20 is assumed to be a liquid crystal display.
  • the CPU 11 acquires measurement data from the measurement device 30 .
  • the measurement data here is a gradation characteristic, which is a data set of spectral radiance at a plurality of gradation values, of each of the red, green, and blue sub-pixels of the optotype presentation device 20 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an xy chromaticity diagram of the visual target presentation device 20.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of the dependence of the xy chromaticity coordinates on the gradation value, and is a diagram showing an example of the measurement result by the measuring device 30.
  • FIG. FIG. 6 shows an example of gradation value dependence of chromaticity coordinates in green sub-pixels. As shown in FIG. 5, when the gradation value of one subpixel is arbitrary and the gradation value of the other subpixels is zero, the smaller the gradation value, the more the color of the image displayed on the screen. Degree coordinates move.
  • the gradation characteristics (EOTF) defined by the color space standard of the optotype presentation device 20 cannot calculate the movement of the chromaticity coordinates. Therefore, especially at low gradation values, the error in the presented color of the optotype becomes large. For example, an error in the xy chromaticity coordinates of 0.001 to 0.005 or more of the order of MacAdam's color discrimination ellipse occurs, making it unsuitable as a visual target presentation device for color discrimination experiments.
  • the information processing device 10 acquires the gradation characteristics of the optotype presentation device 20 measured by the measuring device 30 in order to determine an accurate gradation value corresponding to the display target value. From the gradation characteristics of the optotype presentation device 20 measured by the measuring device 30, the gradation value dependence of the xy chromaticity coordinates as shown in FIG.
  • the CPU 11 After acquiring the measurement data from the measuring device 30 in step S101, the CPU 11 subsequently calculates the tristimulus values of the spectral radiance for each tone value in step S102 using the tone characteristics acquired in step S101. .
  • the XYZ color system is used. Therefore, the CPU 11 calculates the tristimulus values X, Y, Z in step S102.
  • the CPU 11 can calculate luminance and chromaticity from the calculated tristimulus values. Note that the CPU 11 may calculate the LMS cone stimulation value as the stimulation value, or may calculate the rod stimulation or the ipRGC stimulation.
  • the CPU 11 After calculating the tristimulus values in step S102, in step S103, the CPU 11 establishes a predetermined fit a function of Specifically, the CPU 11 can fit a function to the gradation characteristics of the tristimulus values by adjusting the parameters in Equation (1).
  • the CPU 11 holds environmental data, which is information about the environment such as the temperature, atmospheric pressure, and humidity when the measuring device 30 measured the gradation characteristics, and changes the parameters of the function according to the environment at the time of inspection. good too.
  • FIG. 7 is a graph showing how the function represented by Equation (1) is fitted to the gradation value dependence of the chromaticity coordinates shown in FIG.
  • the CPU 11 can fit the function represented by Equation (1) to the gradation value dependency of the chromaticity coordinates.
  • FIG. 8 is a graph showing the fitting error of the chromaticity coordinates when a function is fitted to the gradation value dependency of the chromaticity coordinates. As shown in FIG. 8, it can be seen that the error in chromaticity when a function is fitted to the gradation value dependence of chromaticity coordinates is suppressed to 0.005 or less of MacAdam's color discrimination ellipse order.
  • FIG. 8 shows the fitting error of the chromaticity coordinates when a function is fitted to the gradation value dependence of chromaticity coordinates.
  • FIG. 9 is a graph showing fitting errors of luminance when a function is fitted to the gradation value dependency of luminance. As shown in FIG. 9, it can be seen that the gradation value conversion error of luminance when a function is fitted to the gradation value dependency of chromaticity coordinates is suppressed to 0.5 or less. 5 to 9 show the green primary colors of sRGB, which is one of the color space standards defined by the International Electrotechnical Commission (IEC). produces the green primary color from the red, green, and blue subpixels through a lookup table (LUT).
  • IEC International Electrotechnical Commission
  • the function of the LUT is to adjust the brightness of the red, green and blue sub-pixels and to create the three primary colors (red, green and blue) of prescribed chromaticity coordinates by mixing colors, one corresponding to one primary color.
  • the tone values control the output brightness of the red, green, and blue sub-pixels in pairs.
  • the CPU 11 After fitting a predetermined function to the relationship between the tristimulus values and the gradation values in step S103, the CPU 11 receives the display target values in step S104, and uses the above functions to determine the gradation corresponding to the display target values. determine the value.
  • the display target value is, for example, luminance and xy chromaticity coordinates when the gradation value is calculated using a function representing the tristimulus value, and the gradation value is calculated using the function representing the LMS cone stimulation. If so, it is luminance and L, M, S cone stimulation values or ratios.
  • the method of calculating the gradation value corresponding to the display target value is not limited to a specific one.
  • the CPU 11 may calculate the gradation value corresponding to the display target value through a sequential search, or may first obtain a rough approximate solution and perform a sequential search near the approximate solution.
  • the CPU 11 may also calculate the gradation value corresponding to the display target value by applying an iterative method to the function fitted to the relationship between the tristimulus values and the gradation values.
  • the gradation values are discrete quantities
  • the luminance and chromaticity that can be displayed by the visual target presentation device 20 are expressed as grid points in the luminance space and the color space.
  • the CPU 11 first obtains red, green, and blue gradation values (decimal points) for synthesizing, for example, D65 chromaticity, and sets a set of red, green, and blue tristimulus values at this time as reference subpixels.
  • the CPU 11 then obtains red, green, and blue gradation values corresponding to grid points closest to the desired luminance and chromaticity.
  • the CPU 11 When obtaining the gradation value, the CPU 11 first obtains a rough solution using a linear combination in which the reference sub-pixel is regarded as a vector, and then calculates each gradation of red, green, and blue around the obtained solution. The luminance and chromaticity of grid points (total of 26 points) whose value is plus or minus 1 are calculated, and updated to the grid point closest to the desired luminance and chromaticity. The CPU 11 takes the grid point with the smallest distance as the solution.
  • the reference sub-pixel is first set, and the target xy chromaticity coordinate values of the visual target are read as linear combination coefficients ⁇ , and the target luminance values are read as linear combination coefficients ⁇ , thereby explicitly including the gradation values.
  • a pixel can be decomposed into tristimulus values for each subpixel.
  • the CPU 11 can obtain the gradation value corresponding to the display target value by solving the function representing the stimulus value Y for each sub-pixel (formula (1) above) for the gradation value.
  • the CPU 11 After determining the gradation value corresponding to the display target value in step S104, the CPU 11 then causes the visual target presentation device 20 to display the visual target with the chromaticity and luminance according to the determined gradation value in step S105.
  • the information processing device 10 By executing a series of processes, the information processing device 10 fits a predetermined function to the relationship between the actual stimulus value and the gradation value of the visual target presentation device 20, and uses the function to obtain the display target value. Corresponding tone values can be determined. By determining the gradation value corresponding to the display target value, the information processing device 10 can display the optotype with accurate luminance and chromaticity for the optotype presentation device 20 .
  • the information processing device 10 may perform a series of processes each time a visual function test is started for a subject. When the variation of the gradation characteristic exceeds a predetermined threshold, measurement may be performed again and function fitting may be performed.
  • the visual target presentation device 20 includes red, green, and blue sub-pixels that express primary colors by mixing colors, such as a liquid crystal display, an organic EL display, and a CRT display. device.
  • the visual target presentation device 20 may be a projector that presents an image on a wall surface or the like, irradiates an object with illumination such as LED lights of multiple colors, and presents transmitted light or reflected light of the object as a visual target. It may be something to do.
  • Such a device renders the desired color by emitting the primary colors rather than rendering the primary colors by mixing sub-pixel colors.
  • the information processing device 10 When such a device is used in the optotype presentation device 20, the information processing device 10 generates gradation characteristics, which are data sets obtained by measuring spectral radiance at a plurality of gradation values of a plurality of primary colors. The stimulus value at each gradation value is calculated by the stimulus value calculation unit 102 based on the obtained gradation characteristics obtained by the measurement data obtaining unit 101 . Then, the information processing apparatus 10 uses the function generation unit 103 to fit a predetermined function relating to the gradation characteristics to the relationship between the stimulus value and the gradation value.
  • gradation characteristics which are data sets obtained by measuring spectral radiance at a plurality of gradation values of a plurality of primary colors.
  • the stimulus value at each gradation value is calculated by the stimulus value calculation unit 102 based on the obtained gradation characteristics obtained by the measurement data obtaining unit 101 .
  • the information processing apparatus 10 uses the function generation unit 103 to fit a predetermined function relating to the gradation
  • the information processing apparatus 10 acquires the actual gradation characteristics of the visual target presentation device 20, and displays the visual target on the visual target presentation device 20 with a desired gradation value. can generate data for The information processing apparatus 10 according to the embodiment of the present disclosure generates data for displaying a visual target on the visual target presentation device 20 with a desired gradation value, thereby displaying an accurate visual target on the visual target presentation device 20. It is possible to accurately inspect the visual function of the subject by presenting it.
  • the information processing executed by the CPU reading the software (program) in each of the above embodiments may be executed by various processors other than the CPU.
  • the processor is a PLD (Programmable Logic Device) whose circuit configuration can be changed after manufacturing, such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) to execute specific processing.
  • a dedicated electric circuit or the like which is a processor having a specially designed circuit configuration, is exemplified.
  • information processing may be performed by one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same or different type (for example, multiple FPGAs, a combination of a CPU and an FPGA, etc.). ) can be run.
  • the hardware structure of these various processors is an electric circuit in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
  • the information processing program has been pre-stored (installed) in the ROM or storage, but the present invention is not limited to this.
  • Programs are recorded on non-transitory recording media such as CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), and USB (Universal Serial Bus) memory.
  • CD-ROM Compact Disk Read Only Memory
  • DVD-ROM Digital Versatile Disk Read Only Memory
  • USB Universal Serial Bus

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Abstract

被験者に視標を提示する視標提示装置２０の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得する測定データ取得部１０１と、前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出する刺激値算出部１０２と、前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする関数生成部１０３と、を備える、情報処理装置１０が提供される。

Description

情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム
　本開示は、情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムに関する。
　被験者の視機能を検査する際に用いられる技術が開示されている。例えば、特許文献１には、複数の注目部分の輝度または色刺激の刺激値が互いに異なる視標を被験者に順次提示し、被験者に対する視機能検査を実行する視機能検査手段を備えた視機能検査システムに関する技術が開示されている。
　　　特許文献１：特開２０１９－２０９０４７号公報
　一般に、視標が提示される視標提示装置の階調特性（ＥＯＴＦ；Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、予め定められた規格に合うように補正されているが、その精度は製品や個体によって様々であり、特に、階調値をゼロにしても発生する漏れ光が原因で、階調値が小さい領域で色度が変化する。これにより、視標提示装置に、色空間規格通りに階調値を入力しても、正確な輝度で出力されず、また正確な輝度と表示輝度との誤差の大きさも不明であった。また、視標提示装置の原色の発光色の色度座標は、各規格で定義された色の頂点座標に必ずしも一致しない。これにより、色空間規格で定められた原色の色度座標に基づいて色を計算しても、実際の表示色とは誤差があり、正確な色と表示色との誤差の大きさも不明であった。
　本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、視標が提示される視標提示装置に対して正確な輝度及び色度の視標の表示を実現する情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
　本発明のある観点によれば、被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得する測定データ取得部と、前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出する刺激値算出部と、前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする関数生成部と、を備える、情報処理装置が提供される。
　前記関数生成部がフィッティングする前記関数は、フィッティングのためのパラメータからなる非線形の項と、フィッティングのパラメータからなる線形の項とからなっていてもよい。
　上記情報処理装置は、前記関数に基づいて前記視標提示装置における表示目標値に対応する階調値を算出する階調値算出部をさらに備えてもよい。
　前記刺激値算出部は、前記刺激値としてＸＹＺ表色系の三刺激値を前記原色毎に算出してもよい。
　前記刺激値算出部は、前記刺激値としてＬＭＳ錐体刺激を前記原色毎に算出してもよい。
　前記測定データ取得部は、前記被験者に対する視機能検査を開始するタイミングで前記階調特性を取得してもよい。
　前記測定データ取得部は、前記階調特性に加え、当該階調特性を測定した時点における環境に関する環境データを取得してもよい。
　前記関数生成部は、前記環境データに応じて、前記刺激値と階調値との関係に前記所定の関数をフィッティングしてもよい。
　前記測定データ取得部は、混色により前記原色を表現する赤、緑、青の各サブピクセルの階調特性を取得してもよい。
　本発明の別の観点によれば、被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得し、前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出し、前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする処理をコンピュータが実行する、情報処理方法が提供される。
　本発明の別の観点によれば、コンピュータに、被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得し、前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出し、前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする処理を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
　本開示によれば、視標提示装置の実際の刺激値と階調値との関係に所定の関数をフィッティングし、当該関数を用いて表示目標値に対応する階調値を決定することで、正確な輝度と色度の視標の表示を実現する情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムを提供することができる。
本実施形態に係る視機能検査システムの概略構成を示す図である。 情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 情報処理装置の機能構成の例を示すブロック図である。 情報処理装置による情報処理の流れを示すフローチャートである。 視標提示装置のｘｙ色度図の例を示す図である。 色度座標の階調値依存性の例を示す図である。 色度座標の階調値依存性に関数をフィッティングした様子をグラフで示す図である。 色度座標の階調値依存性に関数をフィッティングした際の、色度座標のフィッティング誤差をグラフで示す図である。 輝度の階調値依存性に関数をフィッティングした際の、輝度のフィッティング誤差をグラフで示す図である。
　以下、本開示の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　（経緯）
　まず、本開示の実施形態に至った経緯を説明する。
　被験者の視機能を検査するために視標を提示する視標提示装置には、液晶ディスプレイ、プロジェクタ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）ディスプレイ等の画像表示装置が用いられる。上述したように、一般に、視標が提示される視標提示装置の階調特性は、予め定められた規格に合うように補正されている。しかし、その補正の精度は製品又は個体によって様々であり、特に、階調値をゼロにしても発生する漏れ光が原因で、階調値が小さい領域で色度が変化する。これにより、視標提示装置に、色空間規格通りに階調値を入力しても、正確な輝度で出力されず、また正確な輝度と表示輝度との誤差の大きさも不明であった。
　また、視標提示装置の原色の発光色の色度座標は、各規格で定義された色の頂点座標に必ずしも一致しない。これにより、色空間規格で定められた原色の色度座標に基づいて色を計算しても、実際の表示色とは誤差があり、正確な色と表示色との誤差の大きさも不明であった。また、ＬＥＤライトを視標提示装置に用いる場合も、ピーク波長が電流値に依存してシフトし、色度が変化する現象があり、上記と同様の問題がある。
　そこで、本件開示者は、上述の点に鑑み、正確な輝度及び色度の視標の表示を実現するための技術について鋭意検討を行った。その結果、本件開示者は、以下で説明するように、視標提示装置の実際の階調特性に基づいて、表示目標に対応する階調値を決定することで、正確な輝度及び色度の視標の表示を実現する技術を考案するに至った。
　（概略構成）
　図１は、本実施形態に係る視機能検査システムの概略構成を示す図である。
　図１に示したように、本実施形態に係る視機能検査システム１は、情報処理装置１０、視標提示装置２０、測定装置３０を含んで構成される。本実施形態に係る視機能検査システム１では、視標提示装置２０は液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイのような、混色により色の原色を表現する赤、緑、青の各サブピクセルを備える装置であるとする。なお、視標提示装置２０は、壁面等に画像を提示するプロジェクタであってもよい。また視標提示装置２０は、複数色のＬＥＤライトなどの照明を物体に照射して、物体の透過光又は反射光を視標として提示するものであってもよい。
　情報処理装置１０は、視標提示装置２０の実際の階調特性に基づいて、表示目標に対応する階調値を決定し、決定した階調値で視標を視標提示装置２０に提示させる装置である。情報処理装置１０は、測定装置３０から視標提示装置２０の階調特性を取得する。なお、階調特性とは、視標提示装置２０の赤、緑、青の各サブピクセルの複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである。
　視標提示装置２０は、視機能を検査する被験者に対して、検査視標を提示する装置である。本実施形態に係る視機能検査システム１では、視標提示装置２０は、上述のように、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイのような、混色により色の原色を表現する赤、緑、青の各サブピクセルを備える装置である。
　視標提示装置２０は、画像を構成する一つ一つの画素の、赤、緑、青の各サブピクセルの輝度が外部からの画像信号で制御されることにより、画像としての輝度と色度が決まる。画像信号は、階調値に対応しており、その階調値は情報処理装置１０で実行されるソフトウェアで計算され、指定される。
　測定装置３０は、指定された階調値で視標提示装置２０が画像を表示した際の分光放射輝度を測定する装置であり、例えば分光放射輝度計である。より具体的には、測定装置３０は、視標提示装置２０の赤、緑、青の各サブピクセルの分光放射輝度を、階調値を変えて測定する。全ての階調値について測定するとデータ量が膨大となるため、測定装置３０は、代表的ないくつかの階調値について分光放射輝度を測定する。
　図２は、情報処理装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図２に示すように、情報処理装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ストレージ１４、入力部１５、表示部１６及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７を有する。各構成は、バス１９を介して相互に通信可能に接続されている。
　ＣＰＵ１１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２またはストレージ１４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２またはストレージ１４に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ１２またはストレージ１４には、視標提示装置２０に正確な輝度と色度の視標の表示を実現する情報処理プログラムが格納されている。
　ＲＯＭ１２は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ１３は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ１４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）またはフラッシュメモリ等の記憶装置により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。
　入力部１５は、マウス等のポインティングデバイス、およびキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。
　表示部１６は、たとえば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部１６は、タッチパネル方式を採用して、入力部１５として機能しても良い。
　通信インタフェース１７は、測定装置３０等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、たとえば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
　上記の情報処理プログラムを実行する際に、情報処理装置１０は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。情報処理装置１０が実現する機能構成について説明する。
　図３は、情報処理装置１０の機能構成の例を示すブロック図である。
　図３に示すように、情報処理装置１０は、機能構成として、測定データ取得部１０１、刺激値算出部１０２、関数生成部１０３及び階調値算出部１０４を有する。各機能構成は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２またはストレージ１４に記憶された情報処理プログラムを読み出し、実行することにより実現される。
　測定データ取得部１０１は、測定装置３０が測定した、視標提示装置２０の赤、緑、青の各サブピクセルの、複数の階調値における分光放射輝度のデータセットである階調特性を取得する。階調値の数は特定の数に限定されるものでは無いが、後述の関数生成部１０３での関数の生成精度を考慮して階調値の数が決定される。
　刺激値算出部１０２は、測定データ取得部１０１が取得した階調特性を用いて、階調値ごとの分光放射輝度について、サブピクセル毎に三刺激値を算出する。本実施形態では、ＸＹＺ表色系を用いる。従って、刺激値算出部１０２はサブピクセル毎に三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを算出する。情報処理装置１０は、三刺激値を算出することで、三刺激値から輝度と色度とを計算することができる。なお、刺激値算出部１０２は、ＬＭＳ錐体刺激値を計算してもよく、杆体刺激値又は内因性光感受性網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）刺激値を計算してもよい。
　関数生成部１０３は、刺激値算出部１０２がサブピクセル毎に算出した階調値毎の三刺激値と、当該三刺激値に対応する階調値との関係に、階調特性に関する所定の関数をフィッティングする。本実施形態では、階調特性がガンマ特性の場合、以下の数式（１）で表される関数を、三刺激値と階調値との関係にフィッティングする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記数式（１）において、Ｔｓｐ（ｓ：Ｘ，Ｙ，Ｚ）はサブピクセルｐ（ｐ：Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚをまとめたもの、ｎｐは階調値、ｎｇは階調値の最大値（例えば２５５）、γｓｐ、Ａｓｐ及びＢｓｐは関数のフィッティングのためのパラメータである。なお、フィッティングの精度をより高めるために、関数生成部１０３は、ｎｐ／ｎｇの高次の多項式を加えて関数を生成してもよい。
　ここで、三刺激値を算出する目的について説明する。視標提示装置２０を制御する際に、最も簡単なのは、視標提示装置２０の各発光素子の色度が階調値によらず一定、すなわち、ｘｙ色度座標を一定と考え、輝度Ｙの階調特性を関数で表す方法である。液晶ディスプレイのサブピクセルの色はカラーフィルタの分光透過率で表され、出力の光量に依存しないと思われる。しかし、実際に分光放射輝度計で測定すると、階調値によって分光分布（分光放射輝度のスペクトルの形状）が少しずつ変化する結果が得られる。これは、主として分光放射輝度計のターゲットに捕捉された多数の画素の内、階調値をゼロに設定した他のサブピクセルの漏れ光が加わるためである。なお、液晶ディスプレイは、電流に依存した素子の発熱及び周囲の温度により、発光スペクトルのピークがわずかにシフトする性質がある。
　したがって、ｘｙ色度座標を一定と考えた関数表現は妥当とはいえない。また、ｘｙ色度座標の階調特性は、分光放射輝度に関して線形な関数ではないため、その変化を表す素直な形の近似関数を充てることが難しい。
　そこで、発光素子の分光分布の変化を考慮に入れた階調特性の表現には、分光放射輝度に関して線形な関数で表される色の刺激量を選ぶことが望ましい。ＸＹＺ表色系の三刺激値は、そのような刺激量の一つである。特に、刺激値Ｙは輝度に一致している。三刺激値の等色関数は互いに異なるが、三刺激値が全て同じ形の定積分で定義されている。仮に、分光分布が階調値に依存しないとした場合、刺激値Ｘ、Ｚの階調特性は、刺激値Ｙの階調特性を定数倍したものとなる。このことから、階調値による分光分布の変化がわずかである場合、刺激値Ｘ、Ｚの階調特性は、刺激値Ｙと同じ関数形をベースとして、係数を調整したもので表せることが期待できる。
　刺激値Ｘ、Ｚが単純な式でｘｙ色度に対応していることで、視標のｘｙ色度を一定にして輝度を変化させる、又はその逆を行うタスクの設定に向いている。視標としてランドルト環を用いた場合、ランドルト環の輝度と背景の輝度とを等しく一定としてｘｙ色度の差を変化させるタスクに適用すれば、ランドルト環の大きさを考慮したＭａｃＡｄａｍの色弁別楕円の実験が可能である。
　ＬＭＳ色空間のＬＭＳ錐体刺激値も、分光放射輝度に関して線形である。ただし、ＬＭＳ錐体刺激は絶対量が定義されていないため、輝度に対応付ける操作が必要である。ＬＭＳ錐体刺激値ベースの階調特性は、光受容体独立刺激法（silent-substitution法）の動作を組み込んで、一つの錐体の刺激値のみを制御したり、ＭａｃＬｅｏｄ－Ｂｏｙｎｔｏｎ色度図のｒ軸及びｂ軸を基準として刺激値を制御したりする実験に適している。さらに、４色以上の光源（原色）があれば、明所視における輝度又は色を一定とした条件下でのｉｐＲＧＣの明るさ知覚と弁別閾値、及びその昼盲との関係を評価する実験が可能となる。
　光の強さの尺度としては、分光放射輝度Ｌｅ（λ）（Ｗｓｒ－１ｍ－２ｎｍ－１）に対する測光量として、輝度Ｌｖ（ｃｄ／ｍ２）が下記数式（２）で定義されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記数式（２）でＶ（λ）は明所視標準分光視感効率、Ｋｍ＝６８３（ｌｍ／Ｗ）である。
　以下、等色関数￣ｘ（λ）、￣ｙ（λ）、￣ｚ（λ）をまとめて￣ｘｓ（λ）（ｓ：Ｘ，Ｙ，Ｚ）、三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺをまとめてＴｓ（ｓ：Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。なお、記号（例えば、Ｘ）上に“￣”が付された文字を￣Ｘ等として表している。等色関数￣ｘＹ（λ）はＶ（λ）に一致するものと定義されている。ＴＹ＝ＬＶから三刺激値Ｔｓ（ｃｄ／ｍ２）は以下の数式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　サブピクセルｐ（ｐ：Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれの出力を三刺激値に分解して輝度と色とを表現する。刺激値Ｙが液晶ディスプレイの輝度出力に一致することから、三刺激値Ｙ、及びＸ、Ｚの階調特性の関数表現として、ガンマ特性を基本形に考えることができる。色空間規格で定められた階調特性をγ乗の項と正規化階調値の整数冪で多項式に展開し、漏れ光の寄与を定数項として加えた形に変更することにより、γの一パラメータだけに非線形性が限定され、最小二乗法によるフィッティングで扱いやすくなる。そのもっとも単純な形が上記数式（１）である。従って、サブピクセル毎に輝度と色それぞれの階調特性が分光放射輝度に対応付けられる。
　階調値算出部１０４は、関数生成部１０３が生成した関数を用いて、表示目標値で視標を視標提示装置２０に提示するための階調値を算出する。表示目標値とは、例えば、三刺激値を表す関数を用いて階調値を算出する場合は、輝度及びｘｙ色度座標であり、ＬＭＳ錐体刺激を表す関数を用いて階調値を算出する場合は、輝度及びＬ、Ｍ、Ｓの錐体刺激値または、比である。
　情報処理装置１０は、係る構成を有することで、視標提示装置２０の実際の刺激値と階調値との関係に、所定の関数をフィッティングし、当該関数を用いて表示目標値に対応する階調値を決定できる。情報処理装置１０は、表示目標値に対応する階調値を決定することで、視標提示装置２０に対して正確な輝度と色度の視標の表示を実現できる。
　次に、情報処理装置１０の作用について説明する。
　図４は、情報処理装置１０による情報処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２又はストレージ１４から情報処理プログラムを読み出して、ＲＡＭ１３に展開して実行することにより、情報処理が行なわれる。また以下においては、視標提示装置２０が液晶ディスプレイであるとして説明する。
　まずステップＳ１０１において、ＣＰＵ１１は、測定装置３０から測定データを取得する。ここでの測定データは、視標提示装置２０の赤、緑、青の各サブピクセルの、複数の階調値における分光放射輝度のデータセットである階調特性である。
　図５は、視標提示装置２０のｘｙ色度図の例を示す図である。図６は、ｘｙ色度座標の階調値依存性の例を示す図であり、測定装置３０による測定結果の例を示した図である。図６では、緑のサブピクセルにおける色度座標の階調値依存性の例を示している。図５に示したように、一つのサブピクセルの階調値を任意とし、他のサブピクセルの階調値をゼロとした場合、階調値が小さくなるに従って、画面に表示される画像の色度座標が移動する。つまり、視標提示装置２０の色空間規格で定義された階調特性（ＥＯＴＦ）では、色度座標の移動を計算できない。そのため、特に低階調値では、視標の提示色の誤差が大きくなる。例えば、ＭａｃＡｄａｍの色弁別楕円オーダーの０．００１～０．００５以上のｘｙ色度座標の誤差が発生し、色弁別実験の視標提示装置としては不適当である。
　そこで、情報処理装置１０は、表示目標値に対応する正確な階調値を決定するために、測定装置３０が測定した視標提示装置２０の階調特性を取得する。測定装置３０が測定した視標提示装置２０の階調特性からは、図６に示したようなｘｙ色度座標の階調値依存性が得られる。
　ステップＳ１０１において測定装置３０から測定データを取得すると、続いてＣＰＵ１１は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で取得した階調特性を用いて、階調値ごとの分光放射輝度について、三刺激値を算出する。本実施形態では、ＸＹＺ表色系を用いる。従ってＣＰＵ１１は、ステップＳ１０２において三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを算出する。三刺激値を算出することで、ＣＰＵ１１は、算出した三刺激値から輝度と色度とを計算することができる。なお、ＣＰＵ１１は、刺激値としてＬＭＳ錐体刺激値を計算してもよく、杆体刺激又はｉｐＲＧＣ刺激を計算してもよい。
　ステップＳ１０２において三刺激値を算出すると、続いてＣＰＵ１１は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で算出した階調値毎の三刺激値と、当該三刺激値に対応する階調値との関係に、所定の関数をフィッティングする。具体的には、ＣＰＵ１１は、数式（１）におけるパラメータを調整することで、三刺激値の階調特性に関数をフィッティングすることができる。
　ＣＰＵ１１は、測定装置３０が階調特性を測定した時の気温、大気圧、湿度等の環境に関する情報である環境データを保持しておき、検査時の環境に応じて関数のパラメータを変化させてもよい。
　図７は、図６に示した色度座標の階調値依存性に、数式（１）で表される関数をフィッティングした様子をグラフで示す図である。ＣＰＵ１１は、図７に示したように、色度座標の階調値依存性に、数式（１）で示した関数をフィッティングすることができる。また、図８は、色度座標の階調値依存性に関数をフィッティングした際の、色度座標のフィッティング誤差をグラフで示す図である。図８に示したように、色度座標の階調値依存性に関数をフィッティングした際の色度の誤差は、ＭａｃＡｄａｍの色弁別楕円オーダーの０．００５以下に抑えられていることがわかる。また、図９は、輝度の階調値依存性に関数をフィッティングした際の、輝度のフィッティング誤差をグラフで示す図である。図９に示したように、色度座標の階調値依存性に関数をフィッティングした際の輝度の階調値換算誤差は０．５以下に抑えられていることがわかる。なお、図５～図９に示したグラフは、国際電気標準会議（ＩＥＣ）が定めた色空間の標準規格の一つであるｓＲＧＢの緑の原色について示したものであり、視標提示装置２０は、赤、緑、青のサブピクセルからルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって緑の原色を作り出している。当該ＬＵＴの機能は、赤、緑、青のサブピクセルの輝度を調節し、混色により規定の色度座標の三原色（赤、緑、青）を作ることであり、一つの原色に対応する一つの階調値によって、赤、緑、青のサブピクセルの出力輝度が組で制御される。
　ステップＳ１０３において三刺激値と階調値との関係に所定の関数をフィッティングすると、続いてＣＰＵ１１は、ステップＳ１０４において、表示目標値を受け付け、上記関数を用いて、表示目標値に対応する階調値を決定する。表示目標値とは、例えば、三刺激値を表す関数を用いて階調値を算出する場合は、輝度及びｘｙ色度座標であり、ＬＭＳ錐体刺激を表す関数を用いて階調値を算出する場合は、輝度及びＬ、Ｍ、Ｓの錐体刺激値または、比である。
　表示目標値に対応する階調値を算出する方法は特定のものに限定されない。例えば、ＣＰＵ１１は、逐次探索によって、表示目標値に対応する階調値を算出してもよく、大まかな近似解をまず求め、その近似解の近辺で逐次探索を行ってもよい。また、ＣＰＵ１１は、三刺激値と階調値との関係にフィッティングした関数に対して反復法を適用することで、表示目標値に対応する階調値を算出してもよい。
　表示目標値に対応する階調値の算出方法の一例を説明する。階調値が離散的な量であることに対応して、視標提示装置２０で表示できる輝度及び色度は輝度空間及び色空間の中の格子点として表される。ＣＰＵ１１はまず、例えばＤ６５の色度を合成する赤、緑、青の階調値（小数点）を求め、このときの赤、緑、青それぞれの三刺激値の組を基準サブピクセルに設定する。ＣＰＵ１１は、続いて所望の輝度及び色度に最も近い格子点に対応する赤、緑、青の階調値を求める。ＣＰＵ１１は、その階調値を求める際に、まず基準サブピクセルをベクトルと考えた線形結合を用いて粗く解を求め、次に、求めた解を中心にして、赤、緑、青の各階調値のプラスマイナス１の格子点（計２６点）の輝度及び色度を計算し、所望の輝度及び色度との距離が最も近い格子点に更新する。ＣＰＵ１１は、その距離が最小となる格子点を解とする。
　このように、まず基準サブピクセルを設定し、視標の目標ｘｙ色度座標値を線形結合の係数αに、目標輝度値を線形結合の係数βに読み直すことにより、階調値を陽に含まない形で、画素をサブピクセル毎の三刺激値に分解することができる。続いて、ＣＰＵ１１は、サブピクセルごとに刺激値Ｙを表す関数（上記数式（１））を階調値について解くことで、表示目標値に対応する階調値を求めることができる。
　ステップＳ１０４において表示目標値に対応する階調値を決定すると、続いてＣＰＵ１１は、ステップＳ１０５において、決定した階調値による色度及び輝度で、視標提示装置２０に視標を表示させる。
　情報処理装置１０は、一連の処理を実行することで、視標提示装置２０の実際の刺激値と階調値との関係に、所定の関数をフィッティングし、当該関数を用いて表示目標値に対応する階調値を決定できる。情報処理装置１０は、表示目標値に対応する階調値を決定することで、視標提示装置２０に対して正確な輝度と色度の視標の表示を実現できる。
　情報処理装置１０は、一連の処理を、被験者に対する視機能検査を開始するタイミングで都度行ってもよいが、その他にも、例えば視標提示装置２０に対する簡易的な階調特性の測定を行い、階調特性の変動が所定の閾値を超えた場合に再度測定を行って、関数のフィッティングを行ってよい。
　本実施形態に係る視機能検査システム１では、視標提示装置２０は液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイのような、混色により色の原色を表現する赤、緑、青の各サブピクセルを備える装置であるとした。しかし、視標提示装置２０は、壁面等に画像を提示するプロジェクタであってもよく、複数色のＬＥＤライトなどの照明を物体に照射して、物体の透過光又は反射光を視標として提示するものであってもよい。このような装置は、サブピクセルの混色により原色を表現するのではなく、原色を発することで所望の色を表現する。このような装置が視標提示装置２０に用いられた場合、情報処理装置１０は、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を測定データ取得部１０１で取得し、取得した階調特性に基づき、各階調値における刺激値を刺激値算出部１０２で算出する。そして、情報処理装置１０は、刺激値と階調値との関係に、階調特性に関する所定の関数を関数生成部１０３でフィッティングする。
　以上説明したように、本開示の実施形態に係る情報処理装置１０は、視標提示装置２０の実際の階調特性を取得し、所望の階調値で視標提示装置２０に視標を表示するためのデータを生成することができる。本開示の実施形態に係る情報処理装置１０は、所望の階調値で視標提示装置２０に視標を表示するためのデータを生成することで、精確な視標を視標提示装置２０に提示させて、被験者の視機能を正確に検査することが可能となる。
　なお、上記各実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した情報処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、情報処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
　また、上記各実施形態では、情報処理のプログラムがＲＯＭまたはストレージに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
　２０２１年１１月１０日に出願された日本国特許出願２０２１－１８３４３５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　１０　情報処理装置
　２０　視標提示装置
　３０　測定装置

Claims (11)

  1. 　被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得する測定データ取得部と、
    　前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出する刺激値算出部と、
    　前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする関数生成部と、
    を備える、情報処理装置。
  2. 　前記関数生成部がフィッティングする前記関数は、フィッティングのためのパラメータからなる非線形の項と、フィッティングのパラメータからなる線形の項とからなる、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記関数に基づいて前記視標提示装置における表示目標値に対応する階調値を算出する階調値算出部をさらに備える、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記刺激値算出部は、前記刺激値としてＸＹＺ表色系の三刺激値を前記原色毎に算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  5. 　前記刺激値算出部は、前記刺激値としてＬＭＳ錐体刺激値を前記原色毎に算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  6. 　前記測定データ取得部は、前記被験者に対する視機能検査を開始するタイミングで前記階調特性を取得する、請求項１～５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  7. 　前記測定データ取得部は、前記階調特性に加え、当該階調特性を測定した時点における環境に関する環境データを取得する、請求項１～６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  8. 　前記関数生成部は、前記環境データに応じて、前記刺激値と階調値との関係に前記所定の関数をフィッティングする、請求項７に記載の情報処理装置。
  9. 　前記測定データ取得部は、混色により前記原色を表現する赤、緑、青の各サブピクセルの階調特性を取得する、請求項１～８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  10. 　被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得し、
    　前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出し、
    　前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする
    処理をコンピュータが実行する、情報処理方法。
  11. 　コンピュータに、
    　被験者に視標を提示する視標提示装置の、複数の原色の複数の階調値における分光放射輝度を測定して得られたデータセットである階調特性を取得し、
    　前記階調特性に基づき、各階調値における刺激値を算出し、
    　前記刺激値と階調値との関係に、前記階調特性に関する所定の関数をフィッティングする
    処理を実行させる、コンピュータプログラム。
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