人間の色知覚特性の厳密な数理モデリングに基づく色弱補正と色彩情報処理への応用

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23500156
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 趙 晋輝 中央大学, 理工学部, 教授 (60227345)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: 色弱補正 / 色彩科学 / ヒューマンインターフェース / ユニバーサルデザイン

Research Abstract

本年度では、Brettelの色盲モデルに基づき、二色型色弱者に対して、LMS空間において混同色線上に計量保存する色弱写像を構成し、色弱補正方式の実装と主観評価を行った。　具体的に、色空間をリーマン空間として捉え、色弁別閾値データをリーマン計量として離床して、色弱者の色空間と健常者の色空間の間に主観色差を保存する色弱シミュレーション写像と補正写像を構築した。そのために、色弁別閾値測定の方式を検討し、測定システムを実装した。さらに色弱者に協力をしてもらって、色弁別閾値データを詳細に測定を行った。　そして、LMS空間において、色弱者の混同色線上の色弁別閾値楕円体と混同色線との交わりより、色弱の程度を表すパラメータ色弱度を定め、色弱写像を定義した。まず、混同色線上に色弱度が定数と仮定した場合は、色弱写像は線形写像であり、入力色の色弱写像による逆像を補正色とすることで、色弱者に健常者が見る入力色に等しい色を見せることができた。さらに混同色線上に色弱度が定数でない一般的な場合において、色弱写像は非線形写像となるため、色弱写とその逆写像、つまり色弱シミュレーションと補正写像を厳密に求めるためには、リーマン空間における局所等長条件により、これらの写像の計算公式を求め、補正方式を実装した。　両方式の性能を評価するためには、心理物理実験により、多種類の画像に対して、複数の色弱者による補正画像に関する主観評価も行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予想通りの研究結果が得られ、以下の学術誌と国際会議にて発表された。(1)大島、望月、趙「リーマン正規座標系を用いた色空間における色差保存写像の構築と色弱補正への応用」電子情報通信学会論文誌Vol.J94-D,No.1,pp.68-76,2011. (2)望月、中村、趙「色弁別閾値を基準とした新しい色弱補正法の提案」電子情報通信学会論文誌Vol.J94-A,No.2,pp.127-137,2011. (3)R.Mochizuki, S.Oshima, J.Chao"Fast color-weakness compensation with discrimination threshold matching""Computational Color Imaging",CCIW2011,LNCS,Vol.6626/2011, pp.176-187, Springer-Verlag, 2011. (4)R.Mochizuki, S.Oshima, R.Lenz, J.Chao"Exact compensation of color-weakness with discrimination threshold matching"HCI Int.2011 Conf., LNCS,Vol.6768/2011, pp.155-164,2011.(5)Y-C Chen, Y.Guan, T.Ishikawa, H.Eto, T.Nakatsue, J.Chao, M.Ayama"Preference of Color Images with Color-weak Correction Assessed by Color Anomalous and Normal Observers"Proc. of the 18th Int. Display Workshops,IDW2011,2011

Strategy for Future Research Activity

今後は、まず色度平面のような2D、或いは色空間全体のような3Dの場合については、以下の二つの方式を提案し、実装するとともに、その性能を評価する。(1) 局所アフィン写像を用いる方法：色弁別閾値データに基づき、非線形方程式を解くことで、健常者と色弱者の色空間の各対応点対を定めて色差を保存する色弱写像を構成する。このように求められた健常者と色弱者の色空間の間の局所アフィン写像を用いて、色弱写像と補正写像を実装する。(2)リーマン正規座標系を用いる方法：両色空間において、共通の原点(例えば標準白色D65など)から出発して、計量によって測る場合の均等分角度をもつ測地線族を計算して、ユークリッド空間における極座標の拡張となる、リーマン正規座標系を構成する。各色空間のリーマン正規座標系とユークリッド空間の極座標と対応付けることで、色空間とユークリッド空間(均等色空間)の間の大域等長写像(均等化写像)を求める。　そのためには、より広い色域を持つ完全な閾値データも測定する必要がある。従って、引き続き色弁別閾値の高速な測定法と計量行列を推定する数値処理法と、色弱シミュレーションと色弱補正の高速実装を検討する。さらに本方式の評価法として、SD 法以外にもより正確な評価方法を検討する。　また、最近色弁別閾値情報が生体認証に利用される可能性が判明したため、色弱者の個人情報とプライバシー保護することが重要な課題となる。現有の暗号方式が利用しにくいため、情報収集し対策を立てると共にデータの安全性が高く効率的な暗号化方式と計算方式を検討する。将来的には、色弱情報の取得と補正画像の評価をクラウンドコンピューティング環境における行う安全な方式についても検討したい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度予算は、色覚情報を測定するための機械と用品購入や、計算ソフトウェアの更新など、そして情報収集と研究交流及び研究成果の発表のための学会出張に使用する予定。

Research Products

• [Journal Article] リーマン正規座標系を用いた色空間における色差保存写像の構築と色弱補正への応用 (2011)
  • Author(s): 大島哲, 望月理香, 趙晋輝
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Volume: Vol.J94-D, No.1 Pages: 68-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 色弁別閾値を基準とした新しい色弱補正法の提案 (2011)
  • Author(s): 望月理香、中村竜也、趙晋輝
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Volume: Vol.J94-A, No.2, Pages: 127-137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast color-weakness compensation with discrimination threshold matching (2011)
  • Author(s): Rika Mochizuki, Satoshi Oshima, Jinhui Chao
  • Journal Title: Computational Color Imaging, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag Volume: 6626/2011 Pages: 176-187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exact compensation of color-weakness with discrimination threshold matchinｇ (2011)
  • Author(s): Rika Mochizuki, Satoshi Oshima, Reiner Lenz, Jinhui Chao
  • Journal Title: Universal Access in Human-Computer Interaction. Applications and Services, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag Volume: 6768/2011 Pages: 155-164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preference of Color Images with Color-weak Correction Assessed by Color Anomalous and Normal Observers (2011)
  • Author(s): Yi-Chun Chen, Yunge Guan, Nobuo Honma, Tomoharu Ishikawa, Hiroaki Eto, Takehiro Nakatsue, Jinhui Chao, Miyoshi Ayama
  • Journal Title: Proceedings of the 18th International Display Workshops, IDW2011, 2011. Accepted. Volume: 1 Pages: 未定
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Preference of Color Images with Color-weak Correction Assessed by Color Anomalous and Normal Observers (2011)
  • Author(s): Yi-Chun Chen
  • Organizer: The 18th International Display Workshops, IDW2011, 2011
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011,12,1
• [Presentation] Exact compensation of color-weakness with discrimination threshold matchinｇ (2011)
  • Author(s): Rika Mochizuki
  • Organizer: HCI International 2011 Conference, s, 2011,
  • Place of Presentation: Orlando, USA
  • Year and Date: 2011, 7,13
• [Presentation] Fast color-weakness compensation with discrimination threshold matching" (2011)
  • Author(s): Rika Mochizuki
  • Organizer: Computational Color Imaging Workshop, CCIW2011
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2011, 4,21