Российские ученые разработали алгоритм, позволяющий улучшать изображение на обычных телевизорах и дисплеях, чтобы его могли воспринимать дальтоники. Разработка позволяет сохранять натуральность изображения одновременно для страдающих дальтонизмом и для здоровых людей. В чем новизна и преимущество нового метода, опубликованного в журнале Journal of Imaging, RTVI рассказал научный руководитель исследования, д.т.н. Дмитрий Николаев.
Дальтонизм, или цветовая слепота, дефицит цветового зрения (ДЦЗ) — чаще наследственное снижение способности человека видеть или различать все или некоторые цвета. За восприятие цвета отвечают особые рецепторы в глазном яблоке — колбочки, чувствительные условно к красному, зелёному и синему цвету. Если какие-то из рецепторов работают неправильно или не работают совсем, восприятие цветов нарушается. Чаще наблюдается протанопия (нарушение восприятия оттенков красного) и дейтеранопия (зелёного). По статистике, дальтонизм, вызванный нарушениями в работе одного из типов колбочек (дихроматы), встречается в мире у 3% населения, (около 300 миллионов человек), обычно у мужчин.
Эта особенность мешает таким людям использовать различные дисплеи на смартфонах, телевизорах и других устройствах. Чтобы решить проблему, производители используют так называемые методы дальтонизации, например, смартфоны стали оснащаться специальным режимом, изменяющим цвета интерфейса в соответствии с типом ДЦЗ. Цвета меняются так, что оттенки, для дихроматов неразличимые, становятся различимыми. Однако пока ни один из методов на сегодняшний день не признан удовлетворительным — например, красная роза, неразличимая на зеленом кусте для дихромата, становится синей.
D.S. Sidorchuk, A.L. Nurmukhametov, P.V. Maximov, V.P. Bozhkova, A.P.
Sarycheva, M.A. Pavlova, A.A. Kazakova, M.A. Gracheva, D.P. Nikolaev
Кроме того, математическая проблема состоит в том, что при этом другие пары цветов, ранее различимые, становятся неразличимыми.
Российские ученые из ИППИ РАН, ФИЦ «Информатика и управление» РАН, и компании «Смарт Энджинс» разработали метод дальтонизации, позволяющий избежать искажения цветовой палитры.
«Мы предложили искажать исключительно яркость цвета. Тогда натуральность цветовых оттенков не меняется, — рассказал соавтор исследования научный руководитель исследования, д.т.н. Дмитрий Николаев, — Мы работали над этим несколько лет, и наш метод действительно дает различимость и сохраняет натуральность изображения».
D.S. Sidorchuk, A.L. Nurmukhametov, P.V. Maximov, V.P. Bozhkova, A.P.
Sarycheva, M.A. Pavlova, A.A. Kazakova, M.A. Gracheva, D.P. Nikolaev
При этом сохранность натуральности изображения достигается одновременно для дихроматов и трихроматов (здоровых людей). «Поэтому в отличие от предыдущих методов такой способ обработки каждого кадра позволяет дихромату и нормальному человеку одновременно смотреть сериальчик, — пояснил Николаев. — Задача это решается плохо, а для плохо решаемых задач нейросети позволяют выразить лучше то, что математикой выражается плохо. Поэтому наши последние разработки использует нейросетевой алгоритм».
Разработанный метод дальтонизации был опробован на добровольцах, из них три были идентифицированы как нормальные трихроматы, шесть — как протаны и восемь человек получили диагноз «дейтан».
Эксперимент показал, что предложенный метод дальтонизации превосходит метод анизотропной дальтонизации в части объективной оценки натуральности.
По словам ученых, разработка позволит фактически создавать телевизоры или мониторы для дальтоников на основе существующих на рынке обычных моделей. «У современного телевизора, у которого есть нейропроцессор, а у дорогих моделей она есть, просто должна быть новая прошивка, которая позволит через меню включить данный режим. Точно так же и для смартфонов — специальный режим для дальтоников», — пояснил Николаев.