Можно ли вылечить дальтонизм с помощью технологии фильтрации изображений?

Краткий ответ
Потеря спектральной чувствительности в бихроматах или монохроматах не может быть компенсирована технологией. Единственное, что может сделать технология, — это обработать визуальное изображение и сдвинуть его спектральное содержание так, чтобы оно вышло за пределы дефектной области спектра с дефицитом цветов. Точно так же трихроматы никогда не смогут сравниться со спектральной чувствительностью додекахроматической креветки просто потому, что мы не можем создать остроту зрения de novo . Креветка-богомол может обнаруживать ультрафиолетовый свет, а дополнительные колбочки улучшают спектральное разрешение и в видимом спектре. Это не может быть эмулировано с помощью трехцветной системы.

Фон
Удаление цветов из изображений RGB таким образом, чтобы оно намекало на то, как люди с нарушениями цветового зрения воспринимают мир, тривиально, как показано на изображении в вопросе и см. рис. 1 и 2.

Трихроматы имеют три колбочки: красную, зеленую и синюю колбочки, что свидетельствует о нормальном зрении RGB. Опсины колбочек отвечают за улавливание света и имеют перекрывающиеся спектры чувствительности (рис. 3). Дихроматы имеют только два типа колбочек и не имеют одного типа колбочек. Люди, страдающие протанопией, не могут воспринимать «красный» свет, люди с дейтеранопией не могут воспринимать «зеленый» свет, а люди с тританопией не могут воспринимать «синий» свет (источник: Color Blind Awareness ). Однако, хотя говорят, что они дальтоники, они не лишены способности видеть этот единственный цвет; на самом деле они не могут воспринимать определенный участок нормального видимого спектра.

Наиболее общепринятым способом восприятия цвета является теория спектральной чувствительности Геринга . По сути, он утверждает, что мы воспринимаем цвет через две противоположные системы: красно-зеленую и желто-синюю противоположные системы. Не вдаваясь в детали этого (это отдельная история...), важно осознавать его последствия. Из-за спектрального перекрытия красных и зеленых колбочек и красно-зеленой системы противников в модели Геринга результат отсутствия красных или зеленых колбочек очень похож. Отсюда и собирательный термин « красная/зеленая дальтонизм », потому что люди с дефицитом красного и зеленого видят мир очень похожим образом.. И протанопы, и дейтеранопы живут в мире мутной зелени, где выделяются синий и желтый. Коричневые, оранжевые, оттенки красного и зеленого легко спутать. Оба типа будут путать некоторые оттенки синего с некоторыми пурпурными, и оба типа будут изо всех сил пытаться определить бледные оттенки большинства цветов. Например, человек с дейтеранопией видит красный цвет как оттенок зеленого, а люди с дейтераномалией часто ошибочно классифицируют коричневый цвет как красный (источник: Color Blind Awareness ).

Теперь мы не можем восстановить этот отсутствующий конус с помощью фильтрации изображения; удалить данные с изображения просто (рис. 1). Однако добавить его обратно невозможно. Как человек без красных колбочек может воспринимать красный цвет? Это просто невозможно.

Проведем здесь аналогию - когда у человека в пожилом возрасте отсутствуют чувствительные клетки в базальном отделе улитки из-за устойчивых дегенеративных процессов волосковых клеток и он не может воспринимать высокочастотные тоны, например, от 8 кГц и выше (пресбиакузия). ), все окончено. Мы можем усилить всем, что у нас есть, но человек просто не услышит. Однако, что мы можем сделать, так это процесс, называемый частотным сжатием . В основном то, что вы делаете, это сжимаете более высокие частоты на переднем конце в более низкие частоты и усиливаете их через слуховой аппарат. В этом случае человек еще не может воспринимать частоты, но информация еще содержится в сигнале.

Возвращаясь к вашему вопросу — Робин Крамер сослался на устройство Chroma : как и в приведенном выше примере со слуховым аппаратом, в этом устройстве используются приемы обработки сигнала. По сути, он может сделать для вас три вещи; 1) определить цвета, 2) повысить контрастность, 3) обнаружить края. Идентификация цветов может помочь, заменив красный и зеленый цвета в красно-зеленых цветовых жалюзи желтым и синим. Усиление контраста может быть достигнуто в красно-зеленых дальтониках путем сдвига красного/зеленого спектра в сторону синего и желтого, как в нашем сценарии компрессии акустической частоты в слуховом аппарате выше. Обнаружение краев может помочь улучшить обнаружение объектов и т. д. на нечетких изображениях у дальтоников. Но все, что он может сделать, это оптимально использовать ограниченную информацию о цвете, доступную человеку с дефицитом цвета . Это можетникаким образом не восстановить нормальное трихроматическое зрение .

Затем к креветкам-богомолам . Шесть дополнительных колбочек предназначены для УФ-видения, которое находится за пределами нашего видимого спектра. Остальные добавляют спектральные детали. Дополнительные колбочки в пределах видимого спектра добавляют спектральные детали. Они не добавляют дополнительных цветов как таковых. Ультрафиолетовое зрение не может быть определено с помощью технологий. Однако вы можете сжать длины волн УФ-излучения в видимые длины волн. Но все же мы не смогли бы «увидеть» его как таковое. Кроме того, технология также не может добавить спектральные детали.

^{Рис. 1. Изображения, моделирующие дальтонизм. источник: Вижн Салуд}

^{Рис. 2. Дальтонизм. источник: Танувиджайя и др ., 2014 г.}

^{Рис.3. Спектральная чувствительность колбочек и палочек. источник: википедия}

_{Ссылка
— Tanuwidjaja et al ., Ubicomp 2014, 13–17 сентября, Сиэтл, Вашингтон, США.}