基本信息
- 項目名稱：
- 基于色覺模擬與翻譯的色異人群輔助系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 色覺異常者無法辨別部分顏色，在色彩斑斕的世界中面臨諸多困擾。本項目探索面向色異人群的色覺適配方案設計并實現(xiàn)了面向色異人群的產(chǎn)品，包括實時色覺模擬裝置、色覺翻譯裝置、色異程度等級測試裝置、色覺濾鏡、拾色器等。色覺模擬為正常人模擬色異者的世界，使他們能對顏色進行溝通；色覺翻譯幫助色異者提取彩色圖像中的顏色信息；其它裝置從不同角度為色異者的日常生活提供幫助。這些裝置已開始在相關眼科醫(yī)院進行測試，效果良好
- 詳細介紹：
- 色覺異常者（色盲色弱）無法正常辨別和區(qū)分部分顏色，在生活中面臨諸多困擾。幫助色覺異常者降低色彩誤讀的影響，同時在正常色覺人群和色覺異常人群之間建立起溝通的橋梁，具有特殊的意義。本項目針對這一問題，研究了人類色覺成色原理，通過計算機圖像處理的方法，在正常色覺與各種色異色覺之間建立了色覺映射關系，設計和實現(xiàn)了具備以下兩個基礎功能的算法：一、色覺模擬，即通過色域縮減去除色異者無法感知的顏色分量，從而讓正常色覺者能夠體驗各種異常色覺畫面，達到溝通的目的；二、色覺翻譯，即用色異者能夠感知的信號替代他們無法感知的顏色分量，從而幫助他們提取和識別圖像中的顏色信息。針對色覺翻譯，本項目首次提出了明暗替代法、加色替代法、劃線法和描點法四種翻譯方法。與傳統(tǒng)的方法相比，本項目的成果能夠更準確地找到了色異者的顏色盲區(qū)，既增強了顏色信息提取的準確性，又減少了翻譯后圖像的失真。同時，本項目首創(chuàng)性地提出了色異程度分級檢測算法，該算法能夠精確地檢測出色弱的程度級別。針對以上功能與算法，我們開發(fā)了一系列產(chǎn)品，其中包括：實時色覺模擬裝置與翻譯裝置、色異程度分級測試、色覺濾鏡、拾色器等。最后，我們建立了一個色覺異常者網(wǎng)站，為色異者提供一個獲取相關信息和相互交流的網(wǎng)絡平臺。本項目實現(xiàn)的產(chǎn)品已開始在眼科醫(yī)院、眼科中心等相關眼科醫(yī)院進行測試，效果良好。眼科醫(yī)院醫(yī)生表示，目前國內還很缺乏這類幫助色異人群的產(chǎn)品，我們的產(chǎn)品對于色異人群很重要。同時，本項目所設計并實現(xiàn)的實用裝置和方法已進行了專利申報。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1．基本思路: 為在正常和異常色覺之間建立溝通橋梁，通過計算機圖像處理技術在各種色覺之間建立顏色映射關系，實現(xiàn)了色覺模擬和翻譯兩個基礎功能，以及一系列數(shù)字化產(chǎn)品。 2．設計目標 1）嘗試建立國內第一個色覺翻譯標準協(xié)議，在有效提取彩色圖像顏色信息同時保持畫面自然感。2）實現(xiàn)帶攝像頭智能手機上的色異分級檢測、實時模擬與翻譯、色覺濾鏡、拾色器等功能，將產(chǎn)品應用于主流手機平臺。3）建立國內第一個色異分級測試方法，使翻譯算法因程度而異。 4）圍繞色覺翻譯方法，發(fā)表國內國際的高水平論文；研發(fā)產(chǎn)品申請發(fā)明專利，軟件著作版權；在Android等應用商店中發(fā)布軟件。 3．創(chuàng)新點1）技術領先：嘗試建立國內第一個色異程度等級測試方法和面向色覺異常者的色覺翻譯標準協(xié)議2）公益奉獻：以“為色覺異常者服務”為團隊宗旨，喚起各界共同關注色異人群3）學科交叉：既有軟件人員、設計人員、又有眼科專業(yè)人員，優(yōu)勢互補4）面向市場：注重系統(tǒng)用戶體驗，將產(chǎn)品應用到當今主流手機平臺開發(fā)高質量軟件，同時通過眼科醫(yī)院對色異者進行用戶測試。4．關鍵技術 1）色覺模擬翻譯算法：色覺模擬為正常人模擬異常色覺，使各種色覺者能夠對顏色進行有效溝通。色覺翻譯用色異者能夠感知的信號替代無法感知的顏色分量，幫助提取顏色信息。2）實時轉換是系統(tǒng)核心功能，目標是在智能手機上將攝像頭捕捉的視頻畫面進行各種色覺實時模擬和翻譯。3）首創(chuàng)性地提出了色異分級檢測方法，精確地檢測出色異的程度級別，從而按不同程度進行翻譯，達到更好的效果。
科學性、先進性
- Brettel等通過圖像處理模擬出各種異常色覺，卻沒有為色異者正確理解圖像的信息提供有效幫助，沒有形成實用性產(chǎn)品。本項目基于Brettel的模擬算法，提出了基于替代補償?shù)纳X翻譯算法，利用色異者能夠感知的顏色信息替代無法感知的顏色，便能幫助他們有效提取圖像中的顏色。與傳統(tǒng)色覺輔助方法相比，本算法更加準確地找到了色異者的顏色“盲區(qū)”，提供了四種分別適于不同的翻譯場景的替代策略（明暗替代法、加色替代法、畫線法、描點法），這些算法既能增強顏色信息提取的準確性，又能減少翻譯后的圖像失真。本項目還在原設計基礎上實現(xiàn)了手機、pc端的產(chǎn)品，并建立了一個面向色覺異常者的網(wǎng)站，為色覺異常者提供一個獲取信息和相互交流的平臺，為本項目的算法以及系列產(chǎn)品提供一個推廣和驗證的途徑。 Machado提出了各個級別色弱的視覺模擬方法，卻未提出應用方法。本項目根據(jù)其模擬方法，設計并實現(xiàn)了色異等級測試，讓翻譯算法可因程度而異，也為減少色異人群在生活中受到的頗多限制提供了依據(jù)，如可以取消對某程度色弱的高考專業(yè)限制等。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年泛珠三角大學生計算機作品賽廣東賽區(qū)一等獎、最佳答辯獎 2010年學?？萍紕?chuàng)新大賽一等獎 2010年學校第四屆軟件創(chuàng)新設計大賽二等獎、最佳創(chuàng)意獎 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽校內賽一等獎 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽廣東省賽一等獎 2011年6月，本項目產(chǎn)品在眼科醫(yī)院、眼科中心進行實際測試，效果良好，眼科中心醫(yī)生表示，目前國內類似的色異人群輔助產(chǎn)品較為缺乏，我們的系統(tǒng)對色覺異常者來說很重要，有發(fā)展應用和推廣的潛力。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、模型、磁盤、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1．技術特點和優(yōu)勢：本項目在本科科研項目的基礎上，實現(xiàn)了面向色異人群的色覺模擬和翻譯算法，得到了專家評委的肯定支持。我們在原有基礎上對算法和產(chǎn)品進行改進，嘗試建立國內第一個面向色異人群的色覺翻譯標準和色異分級檢測方法，完善產(chǎn)品可用性和用戶體驗。本項目團隊成員來自軟件學院、信息與科學技術學院、醫(yī)學院和傳播與設計學院，充分發(fā)揮學科優(yōu)勢互補，開發(fā)高質量軟件產(chǎn)品。 2．市場分析：本項目產(chǎn)品包括色異分級檢測裝置、實時色覺模擬裝置、色覺翻譯裝置、色覺濾鏡、拾色器，產(chǎn)品應用于多個主流移動終端，面向正常色覺用戶和各種異常色覺者。世界上有很大一部分人是色覺異常者，其中約8%是男性，本系統(tǒng)的色覺翻譯功能，可以輔助他們有效提取彩色圖像中的顏色信息，解決彩色生活中的困擾。政府機構可將其投入到無障礙設施建設中，讓色異者也能享受到相應的公益服務。正常色覺用戶使用本系統(tǒng)的色覺模擬功能，可以體驗色異者眼中的世界，實現(xiàn)與色異者交流；平面、服裝、界面設計師們也可以通過色覺模擬，設計出對色覺異常者友好的作品。
同類課題研究水平概述
- 1.色異輔助方面：目前，國內外對于色覺異常的研究集中于醫(yī)學領域，對色覺異常的成因、種類及檢測方法已經(jīng)有了較為成熟的認識，但是到現(xiàn)在為止，醫(yī)學界尚無醫(yī)治色覺異常的有效方法。一種傳統(tǒng)的幫助色覺異常者辨別顏色的技術是通過佩戴色盲眼鏡過濾特定波長范圍內的顏色，該方法能夠將色覺異常者混淆的顏色分離。然而它要求色異者隨身攜帶色盲眼鏡，且佩戴后會改變色異者眼中真實世界的顏色，產(chǎn)生不真實的、怪異的畫面。在計算機多媒體領域，有一些學者嘗試通過圖像處理為色覺異常者閱讀多媒體畫面提供方便。有人認為色覺異常者完全無法感知顏色，便將彩色圖像及其中信息映射到灰度圖像上；有人認為紅、綠色盲就是完全無法辨別紅色和綠色，于是利用其他顏色去替代紅色或者綠色來。這些方法，由于沒有正確理解色覺異常的本質，找不到色覺異常者真正的“盲區(qū)”，其結果導致部分信息不能提取，也使處理后的圖像產(chǎn)生嚴重失真（如彩色圖變成黑白圖）。國外已經(jīng)有科學家（Brettel等）通過圖像處理技術，實現(xiàn)了各類色覺異常的模擬，即為正常色覺者模擬出各類異常的色覺畫面，效果理想。但是該方法依然不能為色覺異常者提取和識別顏色信息提供幫助。2.色覺檢測方面：目前的色覺測試一般使用假同色圖，假同色圖測試只能測試是否為色盲，對色覺異常程度的測試不精確。我們的分級測試結果可以測試出相對精確的色弱程度。這樣的測試結果可以在醫(yī)學和生活各方面都能提供他們方便。比如某些專業(yè)可以取消對低程度色弱者的報考限制，某些崗位可以提供給一定程度的色弱者，可以允許某個等級及以下的色弱者考取駕照等。這種分級測試對翻譯算法也有貢獻，以往的翻譯算法往往是對不同程度的色覺異常者采取同樣的翻譯算法，雖然一定程度上提高的信息提取的可能，但卻不是針對每個人都是最優(yōu)的。本項目嘗試基于不同程度色異對信息感知量不同，對翻譯算法做適當調整，從而達到因人而異的最佳翻譯效果，讓圖片在每個個體的眼中都更為自然，也更容易提取信息。
