NL1007531C2

NL1007531C2 - Werkwijze en inrichting voor het weergeven van een kleurenbeeld.

Info

Publication number: NL1007531C2
Application number: NL1007531A
Authority: NL
Inventors: Jan Walraven
Original assignee: Tno
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-06-02
Also published as: JP2001508889A; NL1007531A1; WO1999024964A1; ATE373298T1; EP0954844A1; US6362830B1; EP0954844B1; AU1179299A; DE69838416D1

Description

Werkwijze en inrichting voor het weergeven van een kleurenbeeld.

De uitvinding betreft een werkwijze en inrichting voor het transformeren van de door een beeldweergeefsysteem gegenereerde kleuren, conform de beperkingen 5 die gelden voor de kleurwaarneming van personen met een afwijkende vorm van kleurenzien, alsmede de toepassing hiervan voor de aanpassing van het kleurpalet, op een zodanige wijze dat de kleuren onderling goed onderscheidbaar zijn voor doelgroepen met de desbetreffende vorm van afwijkend kleurenzien.

De uitvinding heeft met name betrekking op een werkwijze en een inrichting 10 voor het transformeren van de kleuren van computer-gegenereerde beelden op een beeldweergeefsysteem, zoals bijvoorbeeld een kathodestraalbuis of LCD-scherm (Liquid Crystal Display).

Bij personen met een afwijkende vorm van kleurenzien, ongeveer 8 % van de mannelijke bevolking en 0,5% van de vrouwelijke bevolking, worden de door 15 een beeldweergeefsysteem gegenereerde kleuren niet op de standaard wijze waargenomen. Hierdoor kunnen bepaalde functies van het beeldweergeefsysteem niet door deze bevolkingsgroep goed worden benut. Hierbij is bijvoorbeeld te denken aan het waarnemen van in kleur gecodeerde informatie bij computer applicaties, zoals controle-panelen van technische processen en elektronisch 20 gegenereerde geografische en topografische kaarten.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een werkwijze te leveren waarbij ontwikkelaars van computerprogrammatuur en ontwerpers van visuele informatiesysteem de door hen toegepaste kleuren kunnen waarnemen op een wijze die overeenkomt met de kleurwaarneming van een persoon met een 25 kleurzienafwijking. Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een werkwijze en inrichting voor het transformeren van een kleurverzameling, op een dusdanige wijze, dat de onderlinge kleurverschillen voldoen aan een vooraf ingesteld criterium van onderscheidbaarheid, daarbij rekening houdend met het kleuronderscheidingsvermogen van de gebruiker, een en 30 ander met de ondersteuning van een rekenkundige methode waarmee de desbetreffende kleurverzameling automatisch kan worden gemodificeerd, conform het gestelde criterium van onderscheidbaarheid.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk, dat er is 1007531 2 voorzien in een met het beeldweergeefsysteem verbonden invoereenheid voor het opslaan van digitale kleurspecifïcaties en systeemgegevens in een kleuropslageenheid en geheugeneenheid, alsmede een met de invoereenheid verbonden rekeneenheid voor de transformatie van de digitale kleurspecifïcaties van 5 tenminste een beeldpunt, in afhankelijkheid van de ingevoerde kleurafwijkingsgegevens en kleurbewerkingsopdrachten, omvattende de stappen van: a toevoer van de digitale kleurspecifïcaties van de te transformeren kleur of kleurverzameling en de voor de transformatie benodigde kleurafwij kings- en systeemgegevens aan de rekeneenheid, 10 b berekening met de rekeneenheid van een drietal primaire fysiologische kleursignalen voor een waarnemer met normaal kleurenzien, c berekening van een tweede drietal primaire fysiologische kleursignalen voor een waarnemer met afwijkend kleurenzien, zoals gespecificeerd door de kleurafwijkingsgegevens, 15 d berekening van een drietal nieuwe digitale kleurspecifïcaties voor het genereren van kleuren, die bij een waarnemer met normaal kleurenzien dezelfde primaire fysiologische kleursignalen opwekken als de onder c) berekende kleursignalen van een waarnemer met afwijkend kleurenzien, e berekening van met de nieuwe digitale kleurspecifïcaties corresponderende 20 trichromatische componenten X, Y, en Z van het CIE systeem van kleurspecificatie, f binnen de verzameling van getransformeerde kleuren de kleuren paarsgewijs beoordelen op de mate van kleurverschil, met gebruikmaking van berekeningen volgens reeds bestaande of nog te ontwikkelen kleurverschil-25 formules.

g van de onder f) berekende kleurverschillen, de kleurverschillen selecteren die niet voldoen aan een vooraf ingesteld criterium-verschil, en vervolgens de desbetreffende kleuren zodanig veranderen, eventueel met ondersteuning van een rekenkundige methode, zodat deze alsnog aan het gestelde verschil-30 criterium voldoen.

Bij computer-gegenerende kleuren worden de luminanties van de primaire kleuren ingesteld door middel van drie kleur-specifïeke aanstuursignalen. Ieder i 1007531 3 aanstuursignaal wordt gevormd door een analoge spanning afkomstig van een digitaal-analoog-omzetter (DAC). Veelal wordt een 8-bits DAC gebruikt, waarbij de analoge aanstuursignalen worden bepaald in afhankelijkheid van de digitale kleurspecificaties. De digitale kleurspecificaties worden beschreven door drie 5 getallen, die bepalen hoe groot de bijdragen zijn van de drie kleurprimairen aan de te genereren kleuren. Uitgaande van de doorgaans gebruikte kleurprimairen rood (R), groen (G) en blauw (B), worden deze digitale kleurspecificaties hier respectievelijk aangeduid met getalwaarden NRi NG en NB. Bij een 8-bits DAC variëren deze getallen van 0 tot en met 255, zodat door combinatie van de drie 10 kleurprimairen van het beeldweergeefsysteem maximaal 2563 verschillende kleuren kunnen worden gegenereerd. Doorgaans kunnen door een beeldweergeefsysteem verzamelingen van 64 of 256 verschillende kleuren gelijktijdig zichtbaar worden gemaakt, die kunnen worden samengesteld uit een palet van de genoemde 2563 kleuren.

15 Het waarnemen van kleuren door een persoon wordt geïnitieerd door lichtabsorpties in drie verschillende soorten fotoreceptoren, ook wel aangeduid als de rode, groene, en blauwe kegeltjes. Deze zijn voornamelijk werkzaam in respectievelijk het lang-, middel- en kortgolvige gebied van het visuele spectrum, door middel van daarop afgestemde spectrale gevoeligheden 1(λ), τη(λ), en s(X) van 20 de fotopigmenten. De door de kegeltjes gegenereerde primaire fysiologische kleursignalen L, M en S, kunnen worden beschreven als de integraal van het product van de desbetreffende spectrale gevoeligheden en de radiantie van het door het beeldweergeefsysteem gegenereerde licht. Deze radiantie wordt bepaald door de digitale kleurspecificaties en de spectrale verdeling van de desbetreffende 25 kleurprimairen, en de zogeheten gammafuncties, die het verband beschrijven tussen de relatieve radianties van de kleurprimairen cR, cG en cB als functie van de respectieve digitale kleurspecificaties Nj^ NG en NB.

In het geval van een afwijkende vorm van kleurenzien kan het voorkomen dat er geen drie, maar slechts twee soorten kegeltjes in het netvlies voorkomen. 30 Deze zogeheten dichromaten kan men onderverdelen in protanopen, gekenmerkt door het ontbreken van rode kegeltjes (of L-receptoren), deuteranopen, gekenmerkt door afwezigheid van groene kegeltjes (of M-receptoren) en tritanopen, gekenmerkt door de afwezigheid van blauwe kegeltjes (of S-receptoren). Tevens kan het 1007531 4 voorkomen dat twee van de drie soorten kegeltjes onderling maar zeer weinig verschillen voor wat betreft hun spectrale gevoeligheid. Bij deze zogeheten anomale trichromaten, onderscheidt men protanomalen, gekenmerkt door rode kegeltjes met een spectrale gevoeligheid Γ(λ), die zeer weinig verschilt van die van de groene 5 kegeltjes, en deuteranomalen, met een spectrale gevoeligheid Γη’(λ), die zeer weinig verschilt van die van de rode kegeltjes.

Over de tritanomalen, gekenmerkt door een afwijkend S-receptorsysteem, is nog weinig bekend. Mogelijk is hierbij slechts sprake van een verminderde bijdrage van de S-receptoren, wat zich laat beschrijven als een relatieve reductie van het 10 aantal S-receptoren ten opzichte van de aantallen L- en M-receptoren. Vooralsnog vormt deze aanname ook de grondslag voor het in de uitvinding gehanteerde rekenmodel voor het simuleren van personen met een tritan afwijking. Deze groep, dat wil zeggen tritanomalen en tritanopen tezamen, is relatief klein; schattingen variëren van 0,005 tot 0,1 % van de bevolking.

15 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, bestaande uit drie figuren.

In de tekening toont:

Figuur 1 een schematische weergave van een inrichting voor het weergeven van een kleurenbeeld, 20 Figuur 2 de spectrale gevoeligheden 1(λ), πι(λ), en ε(λ) van de L-,M- en S- receptoren, alsmede afwijkende vormen daarvan, Γ(λ) en ηι’(λ), die representatief zijn voor respectievelijk de protanomale en deuteranomale vorm van afwijkend kleurenzien, en

Figuur 3 de gammafuncties van een beeldweergeefsysteem, in dit geval van 25 een kleurenmonitor van het type Philips Brilliance ( 27 inch scherm).

Figuur 1 toont schematisch een inrichting voor het weergeven van kleurenbeelden op een beeldweergeefsysteem, alsmede de werkwijze voor het bewerken en transformeren van kleuren. Via de invoereenheid (1) worden gegevens of opdrachten toegevoerd, ter verwerking en/of opslag in een geheugeneenheid (2), 30 een rekeneenheid (3) en een kleuropslageenheid (4). Vanuit de kleurenopslageenheid worden digitale invoersignalen toegevoerd aan een digitaal-analoog omzetter (5). Deze wordt bijvoorbeeld gevormd door een gebruikelijke 8-bits DAC. Via deze DAC (5) worden in het onderhavige voorbeeld ieder van de 1007531 5 drie kleurkanonnen van een monitor (6) aangestuurd met een analoge spanning tussen 0 en 1 Volt, die, met een getalwaarde tussen 0 en 255 wordt afgeregeld conform de drie digitale kleurspecificaties van de te genereren kleuren. Op deze wijze zijn door de combinatie van de drie kleurkanonnen 2563 verschillende kleuren 5 te realiseren.

Zoals in Figuur 1 wordt getoond staat de rekeneenheid (3) in verbinding met de invoereenheid (1), de geheugeneenheid (2) en de kleuropslageenheid (4). Zodoende kunnen opdrachten die via de invoereenheid (1) worden opgedragen, worden uitgevoerd met gebruikmaking van gegevens uit de geheugeneenheid (2) en 10 de kleuropslageenheid (4). De gegevens die aan de rekeneenheid (3) worden toegevoerd vanuit de geheugeneenheid (2) hebben betrekking op de kleurafwijkingsgegevens, alsmede de colorimetrische gegevens van het beeldweergeefsysteem, zoals de spectrale gegevens van de kleurprimairen en de gammafuncties, ook wel aangeduid als het profiel van het systeem. De gegevens die 15 de rekeneenheid (3) betrekt uit de kleuropslageenheid (4) hebben betrekking op de te transformeren verzameling van kleuren die behoren bij de op het beeldweergeefsysteem te genereren beelden. Na de transformatie worden de nieuwe digitale kleurspecificaties van de kleurverzameling vanuit de rekeneenheid (3) toegevoerd aan de kleuropslageenheid (4).

20 Zoals eveneens wordt getoond in Figuur 1, staat de invoereenheid (1) in verbinding met de geheugeneenheid (2), de rekeneenheid (3) en de kleuropslageenheid (4). Daardoor kunnen de opdrachten worden gegeven aan de rekeneenheid (3), en tevens de daarvoor benodigde gegevens worden toegevoerd aan de geheugeneenheid (2) en kleuropslageenheid (4). De opdrachten vanuit de 25 invoereenheid (1) aan de rekeneenheid (3), hebben betrekking op de uit te voeren kleurtransformatie en op rekenkundige bewerkingen van de aldus verkregen getransformeerde kleuren, zoals bijvoorbeeld het berekenen van gespecificeerde kleurverschillen.

Bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding voor het weergeven 30 van een kleurenbeeld volgens de waarneming van een persoon met afwijkend kleurenzien, worden de drie primaire fysiologische kleursignalen voor het normale kleurenzien berekend volgens 1007531 6 L = kfLe (λ) 1(λ) άλ Μ = k|Le (λ) χη(λ) άλ (1) S = k|Le (λ) s(λ) dλ

Hierin is λ de golflengte in nm en Le(X) de spectrale radiantie van het beeldscherm in W.m^.sr'.nm'1. De functies 1(λ), m(λ), en s(λ) representeren de spectrale gevoeligheden van de drie kegeltjes systemen. Voor de integratie kan volstaan 5 worden met een spectraal bereik, van 400< λ< 700 en een integratie-resolutie van 2 nm. De waarde van de constante k is verder van geen belang, omdat deze wegvalt bij de verdere berekeningen.

Omdat een kleur op het beeldscherm van de monitor (6) tot stand komt door een combinatie van de radianties van de rode, groene en blauwe kleurprimairen, kan 10 de radiantie van de monitor Ι^(λ) ten gevolge van het aansturen via de DAC (5) met de digitale kleurspecificaties NR NG en NB, worden beschreven met:

Lea) = R(7)cr + G(A)cg + B(X)cb (2)

Hierin zijn R(X), ΰ(λ) en Β(λ), de radianties van respectievelijk de rode, groene en blauwe kleurprimairen bij het maximale invoersignaal van de betreffende primaire. Deze maxima worden gemeten in de afwezigheid van aansturing van de andere 15 twee primairen. Voor Ι1(λ) geldt dus NR = 255 en N0 = Ns = 0. Evenzo geldt voor G(k) dat Ng = 255 en NR = Ns = 0, en voor Β(λ) dat N = 255 en NR =NG = 0. De variabelen cR, cG en cB representeren de relatieve radianties van de drie kleurprimairen, dat wil zeggen genormeerd ten opzicht van de respectieve maximale radianties R(X), β(λ) en Β(λ). Dit impliceert dat cR, cG en cB variëren tussen 0 en 20 1.

De waarden van cR, cG en cB als functie van de aansturing van de DAC verlopen volgens niet-lineaire functies, de reeds genoemde gammafuncties, waarvan ook een voorbeeld is getoond in Figuur 3 van de tekening. De gammafuncties kunnen worden bepaald door kalibratie van de monitor (6) volgens een reeds 25 bekende procedure waarbij de radiantie van elk van de kleurprimairen wordt gemeten bij verschillende digitale kleurspecificaties (N). De daarbij verkregen 1007531 7 gegevens, in de vorm van de digitale kleurspecificaties Nc, en NB, met de daarmee corresponderende relatieve radianties cR, cG en cB, worden opgeslagen in de geheugeneenheid (2). Voor het geval de kalibratie-gegevens, zoals de gammafuncties niet als gegeven beschikbaar zijn, wordt gebruik gemaakt van reeds 5 bestaande standaard gegevens.

Na substitutie van formule (2) in formule (1) kan deze in worden herschreven als , ƒ 1(λ) R(A) dX fl(X) G(A) dX fl(X) Β(λ) dX c ' Μ = k fm(X) R(A) dX Jm(X) G(X) dX fm(X) Β(λ) dX cG (3)

O

J fs(X) R(X) dX fs(X)G(X)dX fs(X) B(X) dX j cb.

of, in generieke vorm, als

L ai h. a3 CR

M — k &4 ïj Cq ^

SJ ^ a8 a,] cB

10 of, in verkorte vorm, als

Li cr| M = k [A] c0 (5)

SJ cB

Met matrix A kunnen voor iedere combinatie van cR, cG en cB de corresponderende waarden van L, M en S worden berekend. Het omgekeerde is ook mogelijk, namelijk via de inverse matrix A'1, volgens 1007531' 8

Cr1 ïl cG = l [A]1 M (6> k cBJ [Sj

Matrix A geldt voor het normale kleurenzien. Bij personen met een vorm van afwijkend kleurenzien is er sprake van afwijkende primaire fysiologische kleursignalen, die hier worden aangeduid met L’, M’ en S’, zowel bij de 5 dichromaten als bij de anomale trichromaten. Voor het afwijkend kleurenzien worden L’, M’ en S’ op analoge wijze berekend als bij het normale kleurenzien, volgens L'l Cr M' = k [ΑΊ cg (7)

s/j CB

waarbij de matrix A’, aangeduid als de deficiëntie-matrix, bepaald wordt door de kleurafwijkingsgegevens van de desbetreffende vorm van afwijkend kleurenzien. Zo 10 wordt bijvoorbeeld bij protanomalen de deficiëntie-matrix A’ berekend door in formule (3) de spectrale gevoeligheid 1(λ) te vervangen door Γ(λ).

De simulatie van het afwijkend kleurenzien komt er op neer dat bij een normaal ziende de afwijkende primaire fysiologische kleursignalen L’, M’, S’ worden opgewekt die door de desbetreffende stimulus worden opgewekt bij een 15 persoon met afwijkend kleurenzien. De daarvoor benodigde relatieve radianties van het beeldweergeefsysteem worden aangeduid met c’R, c’G, en c’B. Invoering hiervan in formule (5) resulteert in

L'l CR

M' = k [A] Cq S' c'

L J CB

Uit gelijkstelling van formule (7) en (8) volgt 10075311 9

CR CR

Co = [ΑΓ'ίΑΊ CG (9)

cL CB

'“'Bj L J

Gegeven de waarden van cR, cG, en cB van een kleur, zoals berekend met formule 5 (9), worden de betreffende luminanties van de kleurprimairen gegeneerd door invoering van de corresponderende digitale kleurspecificaties, NR NG en NB, die besloten liggen in de gammafuncties van het betreffende beeldweergeefsysteem.

In formule (9) wordt de deficiëntie-matrix A’ berekend met formule (3), na invoering van de desbetreffende kleurafwijkingsgegevens. Hierbij wordt gebruik 10 gemaakt van het in Tabel 1 getoonde schema van spectrale gevoeligheden bij normaal en afwijkend kleurenzien.

1007531 10

Tabel 1

Spectrale gevoeligheden van de L-, M- en S-receptoren bij normaal kleurenzien en de diverse vormen van afwijkend kleurenzien

Soort kleurenzien Spectrale gevoeligheden L-receptor M-receptor S-receptor 5 Normaal 1(λ) m(X) s(X)

Protanoop m(X) m(X) s(X)

Deuteranoop 1(λ) 1(λ) sX)

Tritanoop 1(λ) m(X) 1(λ), m(X)

Protanomaal l’(X) m(X) s(X) 10 Deuteranomaal 1(X) m’(X) s(X)

Tritanomaal 1(λ) m(X) 1(X), m(X), s(X)

In bovenstaand schema zijn de afwijkingen van het normale kleurenzien vet weergegeven. Er wordt daarbij vanuit gegaan, in overeenstemming met de gangbare 15 opvatting, dat afwijkend kleurenzien niet gepaard gaat met een verlies aan receptoren. Dat betekent, zoals de tabel ook laat zien, dat bij de protanoop het pigment van de L-receptoren wordt vervangen door het pigment van de M-receptoren, terwijl het omgekeerde geldt voor de deuteranoop. Bij de anomale trichromaten worden bij de L- en M-receptoren de normale pigmenten, met 20 spectrale gevoeligheden 1(λ) en m(X), vervangen door pigmenten met de afwijkend spectrale gevoeligheden Γ(λ) en m’(X). Over de tritan-afwijking is weinig bekend. Vooralsnog wordt aangenomen dat hierbij geen afwijkende pigmenten in het spel zijn, maar dat er uitsluitend vervanging plaats vindt van S-pigment door L en M-pigment, en wel in gelijke mate. Bij de tritanopen geldt dit voor alle receptoren, 25 resulterend in twee gelijke fracties S-receptoren, respectievelijk gevuld met L-, en M-pigment. Voor de tritanomalen wordt vooralsnog de afwijking beschreven door aan te nemen dat er nog een gedeelte van de S-receptoren, geschat op 1/3, is 100788f 11 voorzien van het oorspronkelijke S-pigment, resulterend in een gelijke bijdrage van de drie verschillende spectrale gevoeligheden, 1(λ), ιη(λ), s(X), aan het kleursignaal S’ van het afwijkende S-receptor systeem.

Aansluitend bij de literatuur wordt er vanuit gegaan dat, evenals bij het 5 normale kleurenzien, de primaire fysiologische kleursignalen bij het afwijkend kleurenzien aan elkaar gelijk zijn bij wit licht, dus L’w= M’w= S’w. Dit betreft het zogenaamde ’ equal-energy ’ wit, dat wordt gekenmerkt door een spectrale verdeling met een vlak verloop over het gehele visuele spectrum.

De verandering van normaal naar afwijkend kleurenzien kan voor iedere 10 kleur worden berekend door in de standaard matrix A, drie van de coëfficiënten a, -a, te vervangen door de drie die resulteren bij vervanging van het normale pigment door het pigment van het desbetreffende afwijkende receptor systeem. Op basis van het in Tabel 1 getoonde schema resulteert dit in 6 verschillende deficiëntie-matrices, namelijk voor de protanoop, de protanomaal, de deuteranoop, de deuteranomaal, de 15 tritanoop en de tritanomaal.

Voor het normale kleurenzien geldt ai *3 [A] = a4 a5 a6 (10) h a8 ®9.

Bij de protanoop wordt het pigment van de L-receptor vervangen door dat van de M-receptor, hetgeen resulteert in de deficiëntie-matrix [A’]P, volgens a4 as a6 [A% = a4 a5 a6 (U) h a8 *9 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a, -a3zijn vervangen door de 20 eveneens normale coëfficiënten a4 -a6

Bij de protanomalen wordt het pigment van de L-receptor vervangen door dat van de L’-receptor, hetgeen resulteert in de deficiëntie-matrix [A’]Pa volgens 1007531 12 / / / al a3 [A^pa = a4 as a6 (12) a7 ag **9 met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a, -a3 zij vervangen door de afwijkende coëfficiënten a’, -a’3, zoals berekend door 1(λ) te vervangen door Γ(λ) in formule (3).

5 Bij de deuteranoop wordt het pigment van de M-receptor vervangen door dat van de L-receptor, hetgeen resulteert in de deficiëntie-matrix [A’]D volgens ai a3 [A1d = a, üj a3 (13) a? a8 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a4 -a6 zijn vervangen door de eveneens normale coëfficiënten a, -a3.

Bij de deuteranomaal wordt het pigment van de M-receptor vervangen door 10 dat van de M’-receptor, hetgeen resulteert in de deficiëntie-matrix [A’]Da volgens ai a2 a3 [A^. = ai 4 ai (14) a7 ag a9 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a4 -a6 zij vervangen door de afwijkende coëfficiënten a’4 -a’6, zoals berekend door ιη(λ) te vervangen door m’(X) in formule (3).

Voor de tritanopen geldt dat de S-receptoren worden vertegenwoordigd door 15 gelijke aantallen M- en L-receptoren, hetgeen resulteert in de deficiëntie-matrix [A’]T volgens 1007531 13 ai *2 “3 [AlT = a4 a5 a6 (15) l/2(a, +a4) 1/2(32+3,) 1/2(3,+3,) , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a7 -a, zijn vervangen door de getoonde combinaties van twee normale coëfficiënten.

Voor de tritanomalen geldt dat de S-receptoren vertegenwoordigd worden 5 door gelijke aantallen L-, M- en S-receptoren, hetgeen resulteert in de defïciëntie-matrix [A]’Ta volgens ai \ a3 [A']Ta = a4 a5 a6 (16) 1/l/3(a2+a5+a8) l/3(a3+a6+a9) , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a7 -a, zijn vervangen door de getoonde combinaties van drie normale coëfficiënten.

De waarden van de coëfficiënten van zowel de normale matrix A als van de 10 diverse uitvoeringen van de defïciëntie-matrix A’, worden niet alleen bepaald door de kleurafwijkingsgegevens, maar ook door de spectrale verdeling van de kleurprimairen van het beeldweergeefsysteem. Bij verandering van de kleurprimairen van het beeldweergeefsysteem zullen dus alle coëfficiënten mee moeten veranderen.

15 De mogelijkheid om kleuren waar te nemen op de wijze zoals deze zich voordoen bij afwijkend kleurenzien, wordt benut om van een gegeven verzameling van kleuren de combinaties op te sporen die niet of slecht onderscheidbaar zijn voor een persoon met de desbetreffende vorm van afwijkend kleurenzien. Om een kwantitatief criterium vast te stellen voor de mate waarin twee kleuren van elkaar 20 verschillen, wordt gebruik gemaakt van standaard colorimetrische formules. Bij deze formules wordt gebruik gemaakt van het gestandaardiseerde XYZ systeem van kleurspecificatie van de Commission Internationale d’Eclairage (CIE). Analoog aan formule (1) kunnen de grootheden X, Y en Z, de zogenaamde trichromatische 100753f 14 componenten, als volgt worden gedefinieerd

X = k|Lc (λ) χ(λ) dX

Y = k|L£ (λ) y(A) άλ (17)

Z = KjLe (λ) ζ(λ) dX

, waarbij Le de spectrale radiantie is van de desbetreffende stimulus, en x (λ), y (λ) en z (λ) de drie spectrale gevoeligheidsfuncties zijn van de CIE standaardwaamemer, de zogeheten colorimetrische functies van de CIE. De 5 constante K komt overeen met 683 lm/W. De grootheid Y, uitgedrukt in cd/m2, wordt als standaard gebruikt voor de helderheid (luminantie) van een visuele stimulus.

Om een kleurstimulus van het LMS-domein te transformeren naar het XYZ-domein wordt eerst getransformeerd van LMS naar RGB, zoals beschreven met 10 formule (6), gevolgd door een transformatie van RGB naar XYZ. Deze transformatie wordt op analoge wijze uitgevoerd als eerder werd beschreven voor de transformatie van RGB naar LMS, namelijk door in matrix A de maximale radianties van de kleurprimairen, τ(λ), g^) en b(A), te vervangen door de colorimetrische functies van de CIE, respectievelijk x (λ), y (λ) en z (λ), met als 15 resultaat

xl CR

Y = K [B] cG (18)

ZJ l cB

, waarin K dezelfde constante is als in (17), en waarin matrix B wordt berekend met

fi(X)x(X)dX fg(X)x(X)dX fb(X) x(X) dX

[B] = fr(X) y(X) dX fg(X) y(X) dX fb(X) y(X) dA (19>

fr(X)z(X)dX fg(X)z(X)dX fb(X) z(X) dX

Na specificatie van de kleuren in termen van de CIE eenheden X, Y en Z, i 1007531 15 worden deze vervolgens getransformeerd naar coördinaten van een uniforme kleurenruimte. In een dergelijke ruimte zijn de dimensies X, Y en Z getransformeerd tot dimensies die een betere beschrijving geven in termen van kleurperceptie. In een uniforme kleurenruimte zijn de afstanden tussen kleuren, 5 zoals gedefinieerd in de desbetreffende kleurcoördinaten, representatief zijn voor de daarmee corresponderende verschillen in de perceptie van de kleuren. Door de CIE worden twee van dergelijke uniforme kleurenruimtes gedefinieerd, CIELUV en CIELAB. De daarbij behorende kleurverschilformules werden ontwikkeld voor reflectiekleuren en zijn daardoor niet optimaal voor gebruik bij de zelflichtende 10 kleuren van een beeldscherm. Er zijn ook nog andere kleurverschilformules in ontwikkeling, die specifiek zijn afgestemd op de kleuren van het beeldscherm. Er is echter nog geen algemeen geaccepteerde standaard. De uitvinding maakt daarom vooralsnog gebruik van de CIELUV formule, maar biedt tevens de mogelijkheid ook andere formules in te voeren, waarvan de variabelen zijn te herleiden tot 15 transformaties van X, Y en Z. Dergelijke formules worden opgeslagen in de geheugeneenheid (2).

Voor de berekening van kleurverschillen volgens het CIELUV systeem, wordt gerekend met de daarbij behorende u’ en v’ kleurcoördinaten en een grootheid L*, die representatief is voor de relatieve luminantie van de kleurstimulus. 20 De kleurcoördinaten u’ en v’ worden als volgt gedefinieerd:

, 4X

- X+15Y+3Z (20)

/ = 9Y V X+15Y+3Z

Bij de berekening van een kleurverschil worden de desbetreffende kleuren eerst genormeerd op de helderste kleur in het beeld. Bij een beeldscherm is dat het helderste wit, zoals gekenmerkt door de digitale kleurspecificaties NR = N0 = NB = 255. De desbetreffend trichromatische componenten worden aangegeven met Xn, Yn 25 en Zn, met de daarmee corresponderende kleurcoördinaten, u’n en v’n, gespecificeerd als 10075311 (21) 16 U7 = 4Xn n X+15Y +3Z„ v' , . 9Y- " X +15Y +3Zn η η n

Een kleur wordt volgens het CIELUV systeem als volgt beschreven, L* = 116(Y/Yn)1/3-16 u- = BLYu'-u^) (22> v· = 13L‘(u'- u')

Het verschil tussen twee kleuren, aE*uv, wordt berekend met AEuv = J (L’ -L2’)2+(U|* -u2*)2 +(v* -v2’)2 (23) 5 Deze formule wordt gewijzigd voor het geval Y/Yn < 0,0089. In dat geval wordt L berekend met L* = 903,3(Y/Yn).

Om te kunnen bepalen welke combinaties van kleuren niet voldoen aan een vooraf ingesteld criterium van aE*uv, beschikt de uitvinding over een rekenprogramma, uit te voeren door de rekeneenheid (3), waarmee dit kan worden 10 nagegaan. Daarbij worden alle kleurverschillen berekend die zich kunnen voordoen binnen een bepaalde kleurenverzameling, dus l/2(n2-n) combinaties bij een verzameling van n kleuren. In de uitvinding wordt dit rekenprogramma toegepast op de verzameling van kleuren die getransformeerd is van de LMS kleurenruimte van het normale kleurenzien naar de L’M’S’ kleurenruimte van het afwijkend 15 kleurenzien. In Tabel 2 wordt het resultaat van een dergelijke berekening getoond, zowel voor als na de transformatie van normaal kleurenzien naar afwijkend kleurenzien. Het betreft kleuren van een kleurverzameling van 7 even heldere kleuren (Y = 12 cd/m2).

1007531 17

Tabel 2.

Kleurverschillen, aE*uV,, binnen een verzameling van 7 kleuren van gelijke helderheid (Y= 12 cd/m2), respectievelijk voor normaal kleurenzien (gestippelde cellen) en voor het afwijkend kleurenzien, zoals optredend bij protanomalie. De 5 vetgedrukte getallen hebben betrekking op kleurverschillen waarvoor geldt aE*uv < 30. De XYZ specificaties van de kleuren zijn weergegeven in de eerste rij.

Wit Rood Groen Blauw Geel Magenta Cyaan X = 11.41 X= 15,09 X = 8,69 X= 12,89 X = 10,70 X = 14,53 X = 8,84

Kleuren Y= 12,00 Y= 12,00 Y= 12,00 Y = 12,00 Y = 12,00 Y = 12,00 Y =12,00 Z= 13,06 Z = 9,27 Z = 7,08 Z = 24,89 Z = 3,39 Z = 20,34 Z = 0,14

Wit x 49 2 Hl ; 667 ' 380 534 5Ö6

Rood 144 x H| 92,3 543 5ÜÖ ' 99J

10 Groen 297 32Λ x 98,4 263 9Öiö 566

Blauw 663 734 935 x 101,2 393 638

Geel 363 3ÜÖ 136 983 x 847 743

Magenta 5ÏÏÖ 566 797 Ï8J 843 x 797

Cyaan 233 383 479 480 539 380 x 15

In de uitvinding worden kleuren die niet aan het gewenste aE*uv criterium voldoen automatisch opgespoord. In Tabel 2 is dat weergegeven voor het criterium aE*uv < 30. De desbetreffende kleurencombinaties zijn vetgedrukt, waaruit blijkt dat, waar er bij het normale kleurenzien (gestippelde cellen) slechts sprake is van één 20 combinatie die niet aan het criterium voldoet, er bij het afwijkend kleurenzien sprake is van vijf van dergelijke combinaties.

Om in die gevallen waarbij niet aan het vereiste verschil-criterium wordt voldaan, dit alsnog te kunnen realiseren, kunnen nieuwe digitale kleurspecificaties vanuit de invoereenheid (1) worden toegevoerd en het effect daarvan worden 25 zichtbaargemaakt via het beeldweergeefsysteem. Zonodig kan dit proces herhaald worden totdat voldaan wordt aan het gestelde verschil-criterium. Bij deze methode van kleuraanpassing aan de behoefte van de gebruiker met afwijkend kleurenzien, kan ook gebruik gemaakt worden van de ondersteuning door een rekenkundige methode. Een dergelijk methode is ook geïmplementeerd in de uitvinding. Hiermee 1007531 18 worden de kleurencombinaties opgespoord, die niet voldoen aan een vooraf gesteld verschil-criterium en wordt vervolgens de afstand tussen desbetreffende kleuren vergroot tot het vereiste criterium is bereikt. Hiertoe wordt de afstand gemaximaliseerd in het geprojecteerde u*,v* vlak van de CIELUV kleurenruimte, 5 gevolgd, indien nodig, door een verdere vergroting van het kleurverschil door middel van vergroting van het verschil langs de L*-as. Nadat het resultaat van het expertsysteem is zichtbaar gemaakt, kan dit eventueel nog verder bewerkt worden door handmatige invoer van nieuwe digitale kleurspecificaties.

1007531

Claims

1. Werkwijze voor het weergeven van een kleurenbeeld met een beeldweergeefsysteem omvattende een beeldvlak met beeldpunten, een met het 5 beeldweergeefsysteem verbonden invoereenheid voor door een gebruiker in te voeren digitale kleurspecificaties en calibratiegegevens aan een kleuropslageenheid en geheugeneenheid, alsmede een met de invoereenheid verbonden rekeneenheid voor de transformatie en bewerking van de digitale kleurspecificaties, in afhankelijkheid van door de gebruiker geselecteerde kleurafwijkingsgegevens en 10 kleurbewerkingsopdrachten, omvattende de stappen van: a toevoer van de digitale kleurspecificaties van de te transformeren kleur of kleurverzameling en de voor de transformatie benodigde kleurafwijkings- en systeemgegevens aan de rekeneenheid, b berekening met de rekeneenheid van een drietal primaire fysiologische 15 kleursignalen voor een waarnemer met normaal kleurenzien, c berekening van een tweede drietal primaire fysiologische kleursignalen voor een waarnemer met afwijkend kleurenzien, zoals gespecificeerd door de kleurafwij kingsgegevens, d berekening van een drietal nieuwe digitale kleurspecificaties voor het 20 genereren van kleuren, die bij een waarnemer met normaal kleurenzien dezelfde primaire fysiologische kleursignalen opwekken als de onder c) berekende kleursignalen van een waarnemer met afwijkend kleurenzien, e berekening van met de nieuwe digitale kleurspecificaties corresponderende trichromatische componenten X, Y, en Z van het CIE systeem van 25 kleurspecificatie, f binnen de verzameling van getransformeerde kleuren de kleuren paarsgewijs beoordelen op de mate van kleurverschil, met gebruikmaking van berekeningen volgens voorafbepaalde kleurverschil-formules. g van de onder f) berekende kleurverschillen, de kleurverschillen selecteren die 30 niet voldoen aan een vooraf ingesteld criterium-verschil, en vervolgens de desbetreffende kleuren zodanig veranderen, eventueel met ondersteuning van een rekenkundige methode, zodat deze alsnog aan het gestelde verschil-criterium voldoen. 1007531'

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat voorafgaand aan het uitvoeren van stap a, de voor de berekening van de radianties van de kleurprimairen benodigde colorimetrische gegevens zijn verzameld en opgeslagen in een met de rekeneenheid verbonden geheugeneenheid. 5

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de colorimetrische gegevens van het beeldweergeefsysteem, ook wel aangeduid als het profiel van het systeem, worden verkregen door meting van de spectrale verdeling van de kleurprimairen van het beeldweergeefsysteem en de desbetreffende gammafuncties, die het verband 10 aangeven tussen digitale invoersignalen en relatieve radianties van de kleurprimairen.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in stap b het eerste drietal primaire fysiologische kleursignalen wordt berekend met L = kjLe (λ) 1(λ) άλ Μ = kfLe (λ) πι(λ) άλ S = kfLe (λ) s(X) άλ 15 waarin: Le (λ) de radiantie is van het beeldpunt in W.m^.sr-l.nm'1, 1(λ), ηι(λ) en ε(λ) de spectrale gevoeligheid van de drie receptorsystemen representeren, 20. een constante is die later bij de berekeningen wegvalt en λ, de golflengte, die kan variëren van 400 tot 800 nm. 1 i 1007531 Werkwijze volgens conclusie 4 onder verwijzing naar conclusie 3, waarbij de fysiologische kleurprimairen L, M en S worden berekend met Ll CR M = k [A] cG Sj cB 5. waarbij [A] uit 9 coëfficiënten bestaat, gedefinieerd als ai a3 [A] = a4 a5 a6 a, 38 a, en a, -¾ worden berekend met |ΐ(λ) R(A) dA Jl(A) G(A) dA fl(k) Β(λ) dA [A] = Jrn(A) R(A) dk fm(k) G(λ) dλ Jm(k) Β(λ) dk fs(k) R(k) dk fs(k) G(k) dk fs(k) B(k) dA , waarin R(A), G(A) en Β(λ) de maximale radianties representeren van de kleurprimairen van het beeldweergeefsysteem. 10

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij stap c de berekening omvat van de fysiologische kleurprimairen L’, M’ en S’ van een persoon met afwijkend kleurenzien, volgens, L'l CR M' =k[A/] cG S'J CB. 1007531 waarbij de matrix A’, aangeduid als de deficiëntie-matrix, bepaald wordt door de kleurafwijkingsgegevens van de desbetreffende vorm van afwijkend kleurenzien en dientengevolge de volgende vormen kan aannemen: a4 a5 ae [A% = a4 a5 a6 h a8 \ ,met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a, -a3 zijn vervangen door de 5 eveneens normale coëfficiënten a4 -a6 / / / al a2 a3 tA/]pa = a4 a5 a6 a7 a8 a9 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a, -a3 zij vervangen door de 10 afwijkende coëfficiënten a’, -a’3, zoals berekend door 1(λ) te vervangen door Γ(λ) in matrix [A]. ai ¾ a3 [A1d = 3,¾¾ a, ag a9 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a4 -a6 zijn vervangen door de eveneens normale coëfficiënten a, -a3 1007531 ai a* a3 [Aloa = a4 a5 a6 a? a8 a, , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a4 -a6 zij vervangen door de afwijkende coëfficiënten a’4 -a’6, zoals berekend door ιη(λ) te vervangen door Γη’(λ) in matrix A. ai *2 *3 [ΑΊτ = a4 a5 a6 l/2(aj +a4) l/2(aj+a5) l/2(a3 , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a7 -a, zijn vervangen door de 5 getoonde combinaties van twee, eveneens normale coëfficiënten. ai 32 a3 [A']Ta = a4 a5 a6 l/3(aj +a4 +3,) l/3(a2+a5+ag) l/3(a3+a6+a9) , met als bijzonderheid dat de normale coëfficiënten a7 -¾ zijn vervangen door de getoonde combinaties van drie, eveneens normale coëfficiënten.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin stap d omvat berekening van de 10 waarden van de kleurprimairen cR’, cG’ en cB’ volgens, cr cR 4 = [ΑΠΑΐ cg . c i lc». waarin A’ wordt berekend met referte aan conclusie 5. 100753f

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin stap e omvat berekening van de matrix B, die geldt voor de transformatie van XYZ naar het RGB domein volgens Xl CR Y = K [B] cG Z' CB. , waarin de constante K overeenkomt met 683 lm/W en matrix B wordt berekend met Jr(X) x(X) dX ƒg(X) lx(X) dX Jb(X) 1χ(λ) dX [B] = ƒr(X) y(X) dX Jg(X) y(X) dX |b(X) y(X) dX |r(X) z(X) dX ƒg(X) z(X) dX ƒb(X) z(X) dX 5. waarin x (λ), y (λ) en z (λ) de colorimetrische functies zijn van de CIE.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarin stap f omvat berekening van kleurverschillen van alle combinaties van twee kleuren binnen de getransformeerde kleurverzameling, met gebruikmaking van een kleurverschilformule naar keuze, 10 zoals bijvoorbeeld de formule volgens het CIELUV systeem, waarbij het kleurverschil aE*uv wordt berekend volgens AEuv = ^ (L* -L,*)2+(Uj* -u2*)2 +(v*-v2’)2 , met 1007531 L* = 116(Y/Yn)1/3-16 u* = 13LV-u') v* = BL'iu'- ιν) / 4Xn Un Xn+15Yn+3Zn ν' 9Yn V" ' Xn+15Yn+3Zn , = 4X U X+15Y+3Z ν' = 9Y V X+15Y+3Z 5 , waarin X, Y, Z de trichromatische componenten van de CIE zijn, subscripten 1 en 2 betrekking hebben op twee verschillende kleuren ensubscript n betrekking heeft op de helderste kleur wit van het beeldweergeefsysteem.

10. Werkwijze volgens conclusie 9 waarin stap g omvat de kleurverschillen registreren die niet voldoen aan een door de gebruiker ingesteld criterium, en vervolgens de betreffende kleuren zodanig veranderen dat deze wel voldoen aan het gestelde criterium, hetzij handmatig, in interactie met de gebruiker, dan wel automatisch, op basis van een rekenkundige methode. 1 15 Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies omvattende een geheugeneenheid (2), een rekeneenheid (3) en een kleurenopslageenheid (4) alsmede een invoereenheid (1).