色觉缺陷的图像检测及重填色辅助识别方法研究

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颜色存在于人们日常生活的方方面面,几乎影响着每个人的生活和工作,同时颜色也是许多物体的一部分,颜色不仅可以简化人与人之间的交流,并且传递着很多信息。然而,色觉缺陷患者在全球人口比重超过8%,不少地方都对色觉缺陷患者能够从事的职业设置了严格的限制和对应的要求。由于不同类型的色觉缺陷患者数量庞大并且难以征集,一方面,目前临床中使用的色觉检测图的颜色数据均来自于对色觉缺陷患者的采集,另外,色觉检测图均为人工绘制,来源和种类单一,色觉缺陷检测的精确性难以验证;另一方面,色觉缺陷属于遗传疾病,通过医学手段无法治愈,色觉缺陷患者由于缺乏颜色辨别能力,不能有效获取颜色所传递的信息,因此生活中存在着诸多不便。针对上述两个方面的问题,本文做了两个主要工作:(1)本文提出了一种基于蒙特卡洛方法的石原测试板生成方法。对选色的理论进行了研究,基于3种色觉缺陷混淆线进行了颜色的选取并利用色觉缺陷仿真模型进行筛选。在石原测试板的合成中,通过多组坐标点定义图案边界,将半径为某一设置值的大圆作为外围大圆,并对大圆的半径基于一定比例进行缩放并填充,填充的圆点越过图案边界的问题通过求解线圆交点问题解决,并设置相应的约束条件达到理想的填充效果,填充圆点的位置利用穿越数算法进行确定,随后将选取的颜色对圆点进行填充。最终采用了多种色觉缺陷仿真方法与传统临床中使用的色觉检测图进行对比分析,不论从主观评价还是客观评价的两个方面均优于传统色觉检测图,最终验证了本文方法的有效性。(2)本文提出的一种基于色域转化的重填色方法。通过利用模糊聚类算法获得原始图像的混淆关键色和非混淆关键色聚类,然后把混淆关键色投影到直线距离最短的蓝色混淆线上得到色觉缺陷者的正常色域,设置相应的目标函数对关键色进行优化,保证色觉缺陷者与正常色觉者对图像的感知,随后利用聚类间的传递机制对原始图像进行重新填色。最终在多种场景的实验样本结果与其他3种重填色算法进行了实验对比,并且采用多种指标进行客观评价,实验结果显示在大多数场景下均优于其他方法,验证了本文方法的有效性和通用性。
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