Chromatic filters for color vision deficiencies

Abstract

About 10% of the population have some form of color vision deficiency. One of the most sever deficiencies is dichromacy. Dichromacy impairs color vision and impoverishes the discrimination of surface colors in natural scenes. Computational estimates based on hyperspectral imaging data from natural scenes suggest that dichromats can discriminate only about 7% of the number of colors discriminated by normal observers on natural scenes. These estimates, however, assume that the colors are equally frequent. Yet, pairs of color confused by dichromats may be rare and thus have small impact on the overall perceived chromatic diversity. By using an experimental setup that allows visual comparation between different spectra selected form hyperspectral images of natural scenes, it was estimated that the number of pairs that dichromats could discriminate was almost 70% of those discriminated by normal observers, a fraction much higher than anticipated from estimates of the number of discernible colors on natural scenes. Therefore, it may be rare for a dichromat to encounter two objects of different colors that he confounds. Thus, chromatic filters for color vision deficiencies intended to improve all colors in general may constitute low practical value. On this work it is proposed a method to compute filters specialized for a specific color-detection task, by taking into account the user’s color vision type, the local illuminant, and the reflectance spectra of the objects intended to be distinguished during that task. This method was applied on a case of a medical practitioner with protanopia to idealize a filter to improve detection of erythema on the skin of its patients. The filter improved the mean color difference between erythema and normal skin by 44%.

Cerca de 10% da população possui alguma forma de deficiência de visão de cor. Uma das deficiências mais severas é a dicromacia. Dicromacia prejudica a visão das cores e empobrece a discriminação de superficies coloridas em cenas naturais. Estimativas computacionais baseadas em dados de imagens hiperespectrais de cenas naturais sugerem que dicromatas só pode discriminar cerca de 7% do número de cores discriminadas por observadores normais em cenas naturais. Estas estimativas, no entanto, assumem que todas as cores são igualmente frequentes. Contudo, pares de cores confundidos por dichromats podem ser raros e, portanto, têm pequeno impacto na diversidade cromática global percebida. Ao usar uma montagem experimental que permite comparação visual entre espectros diferentes selecionados a partir de imagens hiperespectrais de cenas naturais, estimou-se que o número de pares que dicromatas poderiam discriminar era quase 70% dos discriminados por observadores normais, uma fração muito maior do que o antecipado a partir de estimativas do número de cores percebidas em cenas naturais. Portanto, pode ser raro para um dicromat para encontrar dois objetos cujas cores ele confunda. Assim, filtros cromático para deficiências de visão das cores pretendidos para melhorar todas as cores em geral podem constituir baixo valor prático. Neste trabalho é proposto um método para calcular filtros especializados para uma tarefa específica de detecção de cor, tendo em conta o tipo de visão de cor do utilizador, o iluminante local, e os espectros de reflectancia dos objetos pretendidos a serem distinguidos durante essa tarefa. Este método foi aplicado em um caso de um médico com Protanopia para idealizar um filtro para melhorar a detecção de eritema na pele de seus pacientes. O filtro melhorou a diferença média de cor entre o eritema e a pele normal por 44%.