Increasing visual detail for tv watchers with color vision deficiencies by using image processing methods

Abstract

There are three types of cone cells in the human retina that respond to different color spectrums. The signals generated by these cone cells are combined and the color information is interpreted. Color blindness, or color vision deficiency is the inability or decreased ability to see color or perceive color differences, under normal lighting conditions. The most common types of color blindness result from the loss or limited function of the red pigment or the green pigment. Such color blindness is commonly referred to the red-green color blindness. This thesis introduces a method to increase the accessibility to image detail of TV viewers with red-green color blindness while not changing the image dramatically for people that have healthy trichromatic vision. In this thesis, Y'CbCr signal was used and seven separate color channels were defined according to Y'CbCr data. Information from defined channels were used in independent hue control, independent saturation control, independent brightness control and 2-dimensional peaking video blocks while Y component is used in dynamic luminance control block which includes histogram equalization part. For obtaining success rate of proposed method, two separate experiments were applied to seven red-green color vision deficient people and ten people with healthy vision by using a television set. At the first experiment, digital versions of Ishihara test plates that include 38 test plates were applied to seven red-green color vision deficient people and conclusion of tests showed that proposed method increased correct answer rate of color vision deficient people by 49.62% compared to conventional TV. At the second experiment, 103 real images were applied to ten people with healthy vision and conclusion of tests showed that proposed method is the most preferable method among the comparative methods that are released as color vision deficiency display solution.İnsanın retinasında farklı ışık frekanslarına cevap veren üç tip koni hücresi bulunmaktadır. Renk körlüğü veya renk görme eksikliği, normal ışık koşullarında renkleri görme veya renk farklılıklarını algılama yeteneğini kaybetme durumudur. Renk körlüğünün en yaygın türleri, kırmızı koninin veya yeşil koninin foto pigment kaybı veya sınırlı işlevinden kaynaklanmaktadır ve kırmızı-yeşil renk körlüğü olarak adlandırılmaktadır. Bu tezde, kırmızı-yeşil renk körlüğüne sahip TV izleyicilerinin detay erişilebilirliğini artırmak için, görüntü işleme yöntemleri kullanılarak, renk aralığının ayırt edilebilir bölgeye çekilmesi ve bu değişiklik yapılırken renk görme bozukluğu bulunmayan bireyler için resmin minimum değişimi hedeflenmektedir. Bu metotta, Y'CbCr renk uzayı kullanılmış ve Y'CbCr verilerine göre yedi ayrı renk kanalı tanımlanmıştır. Bu kanal bilgisi, bağımsız ton, doygunluk, parlaklık kontrolü ve 2 boyutlu keskinlik video bloklarında, Y bileşeni ise dinamik parlaklık kontrol bloğunda kullanılmıştır. Önerilen yöntemin başarı oranını elde etmek için, bir televizyon seti kullanarak, yedi kırmızı-yeşil renk görme eksikliği olan kişiye ve sağlıklı görüşe sahip on kişiye iki ayrı deney uygulanmıştır. İlk deneyde, yedi kırmızı-yeşil renk görme eksikliği olan kişiye 38 test plakası içeren Ishihara test plakalarının dijital versiyonları uygulanmış ve testlerin sonuçları, önerilen yöntemin, renk görme eksikliği olan kişilerin doğru cevap oranını geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında % 49.62 oranında artırdığını göstermiştir. İkinci deneyde, sağlıklı görüşe sahip on kişiye 103 adet gerçek görüntü uygulanmış ve yapılan testlerin sonucunda, önerilen yöntemin, renk görme eksikliği teşhisi çözümü olarak ortaya çıkan karşılaştırmalı yöntemler arasında en çok tercih edilen yöntem olduğu görülmüştür.