Corrección de colores para personas que sufren daltonismo dicromático

Introducción

El daltonismo es un tipo de deficiencia de la visión del color, que es la capacidad de una persona de no darse cuenta de las diferencias entre algunos colores. Hay tres tipos de daltonismo: Monocromacia, Dicromacia y Tricromacia Anómala. El daltónico no se puede curar. Hoy en día, la tecnología se levanta con soluciones para ayudar a las personas con daltonismo a ver la imagen y distinguir entre los diferentes colores utilizando algunos algoritmos.

El daltonismo afecta aproximadamente a 1 de cada 12 hombres y 1 de cada 200 mujeres en el mundo. La mayoría de las personas con daltonismo tienen la capacidad de ver las cosas tan claramente como otras personas, pero no pueden ver claramente la luz roja, verde o azul.

Hay diferentes causas de daltonismo. Para la mayoría de las personas con deficiencia de la visión del color, la afección es genética y ha sido heredada de su madre. Además, hay algunas enfermedades que causan daltonismo, como la diabetes y la esclerosis múltiple, o que se adquieren con el tiempo debido al proceso de envejecimiento, la medicación, etc

Tipo daltónico	Causa	Efecto
Monocromatico	No hay conos o sólo existe un tipo de cono	Incapacidad de ver cualquier color (ver el mundo en tonos grises)
Dicromatico	No existen conos o solo existe un tipo de cono 1) Protanopia: faltan los conos L 2) Duteranopia: faltan conos M 3) Tritanopia: faltan los conos S	Incapacidad de ver el color correspondiente al tipo de cono perdido Incapacidad de ver el color rojo (Red Blind) Incapacidad para ver el color verde (Green Blind) Incapacidad para ver el color azul (Blue Blind)
Tricromacia anómala	Existen todos los tipos de conos, pero no están alineados, tres tipos: 1) Protanomalía: los conos L no están alineados 2) Dueteranomalía: los conos M no están alineados 3) Tritanomalía: los conos S no están alineados	Reducción de la sensibilidad a un color en particular Menor sensibilidad al color rojo (semana roja) Menor sensibilidad al color verde (semana verde) Menor sensibilidad al color azul (semana azul)

Revisión de la Literatura / Antecedentes

Algoritmo 1: LMS Daltonización

Entrada: imagen de entrada RGB

Salida: imagen con corrección de color RGB

$\begin{pmatrix}L\\ M\\ S\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}17.8824&43.5161&4.11935\\ 3.45565&27.1554&3.86714\\ 0.0299566&0.184309&1.46709\end{pmatrix}\begin{pmatrix}R\\ G\\ B\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(1\right)$

$\begin{pmatrix}L_p\\ \:M_p\\ \:S_p\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}0&2.023445&-2.52581\\ \:0&1&0\\ \:0&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}L\\ \:M\\ S\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(2\right)$

$\begin{pmatrix}L_p\\ \:M_p\\ \:S_p\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}1&0&0\\ \:0.49421&0&1.24827\\ \:0&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}L\\ \:M\\ S\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(3\right)$

$\begin{pmatrix}L_p\\ \:M_p\\ \:S_p\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}1&0&0\\ \:0&1&0\\ \:-0.395913&0.801109&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}L\\ \:M\\ S\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(4\right)$

$\begin{pmatrix}R_i\\ \:G_i\\ \:B_i\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}0.0809444479&-0.130504409&0.116721066\\ \:0.113614708&-0.0102485335&0.0540193266\\ \:-0.000365296938&-0.00412161469&0.693511405\end{pmatrix}\begin{pmatrix}L_i\\ \:M_i\\ S_i\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(5\right)$

$D_{R\left(i\right)=R-R_i}\:\:\:\:\:\left(6\right)$

$D_{G\left(i\right)=G-G_i}\:\:\:\:\:\left(7\right)$

$D_{B\left(i\right)=B-B_i}\:\:\:\:\:\left(8\right)$

$\begin{pmatrix}R_{map\left(P\right)}\\ G_{map\left(P\right)}\\ B_{map\left(P\right)}\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}0&0&0\\ \:0.7&1&0\\ \:0.7&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}D_{R\left(P\right)}\\ \:D_{G\left(P\right)}\\ D_{B\left(P\right)}\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(9\right)$

$\begin{pmatrix}R_{map\left(D\right)}\\ G_{map\left(D\right)}\\ B_{map\left(D\right)}\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}0&0&0\\ \:0.7&1&0\\ \:0.7&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}D_{R\left(D\right)}\\ \:D_{G\left(D\right)}\\ D_{B\left(D\right)}\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(10\right)$

$\begin{pmatrix}R_{map\left(T\right)}\\ G_{map\left(T\right)}\\ B_{map\left(T\right)}\end{pmatrix}_=\begin{pmatrix}0&0&0\\ \:0.7&1&0\\ \:0.7&0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}D_{R\left(T\right)}\\ \:D_{G\left(T\right)}\\ D_{B\left(T\right)}\end{pmatrix}\:\:\:\:\left(11\right)$

$R_{F\left(i\right)=R-R_{map\left(i\right)}}\:\:\:\:\:\left(12\right)$

$G_{F\left(i\right)=G-G_{map\left(i\right)}}\:\:\:\:\:\left(13\right)$

$B_{F\left(i\right)=B-B_{map\left(i\right)}}\:\:\:\:\:\left(14\right)$

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El algoritmo LMS en la aplicación desarrollada se implementa para Protanopia, Duteranopia y Tritanopia. Es el algoritmo más famoso utilizado para la corrección del daltonismo. Su idea es utilizar la información perdida en la simulación de daltonismo y usar el espacio de color LMS para compensar los colores que faltan en cada grupo/tipo de conos, largo $(L)$, medio $(M)$ y corto $(S)$ para ser predecible para el espectador. El algoritmo 1 enumera los pasos del algoritmo LMS Daltonization.

En el paso 5 del algoritmo 1, hay matrices de modificación de errores para Protanopia y Deuteranopia, pero no se encuentra una matriz especial para Tritanopia. Aunque el trabajo menciona la matriz Tritanopia que convierte el espacio LMS 3D al espacio 2D, no se menciona la matriz Tritanopia de modificación de errores. La misma matriz de modificación de errores de Protanopia se usa también para Tritanopia.

En nuestra implementación, se utiliza una nueva matriz de modificación de error propuesta para tritanopia, como en la ecuación $(11)$

Conclusiones y Trabajo Futuro

Según la bibliografía hallada se explica que el algoritmo funciona para simular la visión de las personas con un daltonismo dicromático; sin embargo, al realizar el algoritmo, se evidencia una diferencia de percepción en la tritanopía para una persona daltónica vs lo que presenta el algoritmo.

Generar una correción de colores para las imágenes que ven las personas daltónicas sería positivo en temas de accesibilidad (ej: uso de páginas web).

Se debe profundizar en la búsqueda de otros algoritmos que permitan realizar la simulación de los colores que perciben las personas daltónicas para obtener mejores resultados.

Referencias Bibliograficas