我國(guó)色覺異?；颊邤?shù)量龐大，辨色能力弱導(dǎo)致他們?cè)谏钪忻媾R一定的困擾。為了提高其生活質(zhì)量，研究人員進(jìn)行了相關(guān)色彩輔助設(shè)計(jì)、設(shè)備的研究，包括產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)、地圖設(shè)計(jì)、紅綠燈輔助設(shè)計(jì)等，幫助他們更好地生活。本文主要探討面向色覺異常患者進(jìn)行色彩輔助的研究進(jìn)展。

1 什么是色覺異常

色覺異常（color vision anomalopia）是指視覺器官對(duì)色彩的感知能力缺失或降低。醫(yī)學(xué)上認(rèn)為，色覺異常大多由于先天性遺傳造成，少數(shù)是由于某些維生素缺乏、腦部損傷、藥物中毒導(dǎo)致的后天色覺異常引起。先天性的色覺異常無法治愈，后天性的可以改善甚至治愈。

人體的視網(wǎng)膜中存在視錐細(xì)胞的感光細(xì)胞，負(fù)責(zé)感知強(qiáng)光和顏色。正常人的三種視錐細(xì)胞為S型、M型、L型，分別對(duì)應(yīng)感知紅、綠、藍(lán)三種光線的光波。一旦某類視錐細(xì)胞上的感官色素缺失，人眼對(duì)特定顏色的敏感度便會(huì)下降甚至缺失，進(jìn)而導(dǎo)致色覺異常。按照視錐細(xì)胞缺失程度的不同，色覺異常被分為色盲（色覺異常Ⅰ、Ⅱ級(jí)）和色弱（色覺異常Ⅲ、Ⅳ級(jí)），二者較難予以清晰的界定。

色盲患者無法區(qū)分各種顏色或者某一種顏色，包括全色盲、紅色盲、綠色盲、黃藍(lán)色盲、全色反（三原色盲）。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，全球的色盲患者大約有3億人，占全球人口的4%。我國(guó)的色盲患者約有7000萬人，其中男性患者多于女性[1]。原因在于多數(shù)色盲患者屬于先天性遺傳，該疾病為X連鎖隱性遺傳，女性一般為攜帶者，男性則表現(xiàn)癥狀。

色弱是指對(duì)色彩的辨認(rèn)能力弱，分為全色弱和部分色弱。色覺異常者一般伴隨終身，不僅對(duì)日常生活帶來困擾，對(duì)求學(xué)和擇業(yè)、甚至心理健康也有影響。因此，努力改善他們的生活體驗(yàn)，為色覺異?；颊咛峁┹o助辨別色彩的設(shè)計(jì)或設(shè)備，極有必要且有價(jià)值[2]。

2 色覺異?；颊呙媾R的問題

2.1 日常生活影響"

人的吃、喝、住、行都離不開色彩，不同的顏色可以實(shí)現(xiàn)區(qū)分、識(shí)別、傳達(dá)信息等功能。色覺異?；颊咴谏钪忻媾R的一大主要問題就是出行，因?yàn)榻煌糁噶钔ㄟ^紅、黃、綠三種顏色傳達(dá)，而且隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，交通燈數(shù)量相應(yīng)增加，對(duì)于紅綠色盲患者而言，會(huì)因辨色能力的缺失加大出行風(fēng)險(xiǎn)。

衣著方面，色覺異?；颊咭驘o法準(zhǔn)確區(qū)分顏色而不能進(jìn)行很好的穿著搭配，只能選擇顏色單調(diào)的衣服。在烹飪時(shí)，有些食物需要通過辨別顏色來判斷是否烹飪到位，這對(duì)于色覺異?；颊邅碚f比較困難。

2.2 心理問題

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不少色覺異?；颊呤窃谏龑W(xué)體檢時(shí)才發(fā)現(xiàn)色覺問題，因而報(bào)考專業(yè)受限。在初次確診時(shí)，大多數(shù)人難免產(chǎn)生質(zhì)疑、無奈、憤怒、悲傷等不良情緒，害怕自己受到歧視，甚至擔(dān)心色覺異常遺傳給下一代。由于色覺上的缺陷，就業(yè)、升學(xué)受到限制，他們由此感受到社會(huì)的歧視和偏見。當(dāng)兒童確診色盲后，由于不清楚色覺異?？赡軙?huì)帶來的影響而感到莫名的恐慌。

2.3 求學(xué)、就業(yè)"

色覺異常不僅影響該群體的正常生活和健康心理，也讓其在求學(xué)、就業(yè)方面受限。在求學(xué)方面，我國(guó)高校招生相關(guān)文件明確規(guī)定了色覺異?？忌荒鼙讳浫〉膶I(yè)。因此，色覺異?？忌赡軣o法報(bào)考自己心儀的專業(yè)。在就業(yè)方面，有的職業(yè)對(duì)辨色能力有要求，色覺異?；颊邿o法成為汽車、火車、飛機(jī)和輪船的駕駛員，也無法就職于化學(xué)、醫(yī)學(xué)、印染、藥學(xué)等相關(guān)崗位，就業(yè)選擇范圍變窄。

3 面向色覺異常患者的色彩輔助設(shè)計(jì)和設(shè)備

3.1 色彩設(shè)計(jì)系統(tǒng)

色盲患者的辨色能力與正常人群有差異，因此研究面向色盲患者的色彩設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。周憲[3]等從色盲病理入手，利用色彩感知的差異性，使用函數(shù)映射的方法在正常色視模型和色盲色彩模型之間完成色彩對(duì)比選擇；并利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)樹（產(chǎn)品—部件—零件）的原理開發(fā)出色彩設(shè)計(jì)樹，完成產(chǎn)品零部件模型與色彩方案之間的映射，進(jìn)而幫助色彩設(shè)計(jì)師從色覺異常患者的視覺感知角度研究產(chǎn)品色彩方案的開發(fā)。采用該方法建立的計(jì)算機(jī)輔助色彩設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)選色、色彩視界轉(zhuǎn)換等功能，選色功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)采用RGB色彩模型來表示真實(shí)色彩，并計(jì)算得出真實(shí)色彩的（RGB）值映射到色盲所見的（R1G1B1）值的映射算法，它可以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)中色彩區(qū)域的精確要求[4]。

色彩視界轉(zhuǎn)換功能是通過設(shè)計(jì)樹的方法，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案中零部件的色彩數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理，完成轉(zhuǎn)換和快速顯示。應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能使產(chǎn)品色彩在正常色視和色盲色視角度下沒有差異，實(shí)現(xiàn)了色盲患者的色彩視界轉(zhuǎn)換與顯示，具有一定的可行性。但該研究缺少實(shí)際的色覺異常案例，所采用數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)值之間仍存在著一定差別。

郭華峰等[5]研究了IOS色彩輔助識(shí)別系統(tǒng)，該設(shè)備是一款手持操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)由蘋果公司研發(fā)，基于IOS的色彩輔助識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)了照片轉(zhuǎn)換像素、像素顏色處理、像素顏色檢測(cè)和像素生成照片等技術(shù)，在處理照片時(shí)可把色盲人群無法辨別的色彩轉(zhuǎn)換為能辨別的顏色，提高他們獲取照片信息的能力。

3.2 地圖設(shè)計(jì)

現(xiàn)代地圖語言中色彩是非常重要的組成要素[6]。色盲患者因?yàn)楸嫔芰Φ慕档突蛉笔?，在面?duì)普通地圖時(shí)會(huì)由于顏色的不清晰，導(dǎo)致錯(cuò)誤理解地圖信息。

為了讓色盲患者可以正確閱讀地圖，朱海紅等[7]研究了一種新的地圖設(shè)色方法，主要適用于紅綠色盲人群，對(duì)于制圖對(duì)象的質(zhì)量特征和數(shù)量特征信息均可以正確傳遞。在旅游地圖的設(shè)色中，從點(diǎn)狀符號(hào)、面狀符號(hào)、線狀符號(hào)和注記等方面研究符號(hào)設(shè)色原則和方法，以適應(yīng)紅綠色盲患者，并提出基于制圖對(duì)象語義分類的設(shè)色表達(dá)方法。在分級(jí)統(tǒng)計(jì)地圖的設(shè)色中，利用統(tǒng)計(jì)地圖對(duì)不同的分級(jí)級(jí)數(shù)和單色相、多色相的組合進(jìn)行分級(jí)設(shè)色實(shí)驗(yàn)，開展針對(duì)紅綠色盲患者的旅游地圖和分級(jí)統(tǒng)計(jì)地圖的設(shè)色實(shí)驗(yàn)。

隨著電子通訊技術(shù)的普及，電子地圖的應(yīng)用愈加廣泛，為了幫助色覺異常患者能使用電子地圖，白小雙等[8]研究者根據(jù)不同色覺異?；颊邔?duì)色覺辨別的規(guī)律特點(diǎn)，制定電子地圖設(shè)計(jì)原則，通過顏色的色相、飽和度及幾何圖形的變化來設(shè)計(jì)點(diǎn)狀符號(hào)。同時(shí)，通過改變色相、注釋、線型來設(shè)計(jì)線狀符號(hào)，對(duì)面狀符號(hào)做出修改。以綠色盲患者為例，進(jìn)行了面向色覺異常者的基礎(chǔ)地理要素地圖和專題地圖的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提高他們對(duì)電子地圖的易讀性，使得該電子地圖既適用于正常色覺人群，也能讓色覺異常患者輕松獲取地圖信息。

3.3 交通燈輔助系統(tǒng)

紅綠燈是城市交通中的重要元素，色盲患者中最常見的紅綠色盲，是一種X連鎖隱性遺傳病，患者多為男性，發(fā)病率約為7%～10%。紅綠色盲患者因區(qū)分紅色或綠色的能力缺失或下降而帶來困擾。何瑞等[9]針對(duì)紅綠色盲患者設(shè)計(jì)出一種過紅綠燈的輔助設(shè)備，該設(shè)備針對(duì)由LED組成的交通紅綠燈，利用光學(xué)攝像頭進(jìn)行多次光學(xué)采樣，與紅色和綠色LED的配光曲線圖進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到識(shí)別顏色，然后用語音播報(bào)給紅綠色盲患者，輔助他們正確區(qū)分紅綠燈信號(hào)，安全通過馬路。

由于色盲患者存在色覺功能的缺陷，無法駕駛汽車享受便利。朱宇明等[10]設(shè)計(jì)圖像處理系統(tǒng)幫助色盲患者知曉信號(hào)燈顯示顏色的情況，該系統(tǒng)通過攝像頭獲取紅綠燈信號(hào)，使用中值濾波、模版法等方法對(duì)紅綠燈信號(hào)圖像進(jìn)行清晰化處理、分割，進(jìn)一步對(duì)交通燈中紅色和綠色進(jìn)行區(qū)分，利用離線語音合成系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行語音提示，幫助色盲患者進(jìn)行正常的駕駛機(jī)動(dòng)車行為，實(shí)現(xiàn)駕車便利，該系統(tǒng)還可以在無網(wǎng)絡(luò)條件下使用，具有普及的條件。

3.4 網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的網(wǎng)頁(yè)色彩設(shè)計(jì)基本都是針對(duì)色覺正常人群，色覺異?；颊咴跒g覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)難免會(huì)遇到一些困難。為提高色覺異常人群的網(wǎng)頁(yè)瀏覽效果，有必要根據(jù)不同人群需求對(duì)網(wǎng)頁(yè)的色彩設(shè)計(jì)進(jìn)行區(qū)分。

針對(duì)色覺異?；颊叩木W(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)主要從以下幾點(diǎn)改變著手。一是選擇色相小的顏色。紅綠色盲患者能正確辨別黃色和藍(lán)色，可以將網(wǎng)頁(yè)色相保持在黃色和藍(lán)色的范圍內(nèi)，以便正常人和紅綠色盲患者都可以正常瀏覽網(wǎng)頁(yè)[11]；二是使用對(duì)比強(qiáng)烈的顏色。色盲患者對(duì)色彩明暗的感知較差，色彩明暗對(duì)比大可以增加色盲患者的辨別度，可以在不影響色覺正常人群觀看的前提下，使用明度對(duì)比強(qiáng)烈的色彩來提高色盲患者的顏色識(shí)別度；三是利用顏色和圖像搭配使用?，F(xiàn)在的網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)通常以色彩來區(qū)分各區(qū)域模塊，而這對(duì)色覺異?；颊邅碚f并不方便[12]，在辨識(shí)色彩上有一定的障礙。此外還可以利用圖形與色彩的反差，減少紅綠色盲患者在瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)的不便，使網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)更加人性化。

3.5 色盲矯正鏡

色盲矯正鏡作為一種輔助設(shè)備，可以幫助色覺異常患者提高辨色能力，是一種有效的色盲矯正方法。它還可以根據(jù)色覺異常的類型和程度分級(jí)進(jìn)行個(gè)性化的驗(yàn)配，其設(shè)計(jì)的原理是在普通的眼鏡片上進(jìn)行鍍膜，針對(duì)不同的色盲患者，把其過于敏感的光線反射出去，同時(shí)將不敏感的光線信號(hào)加強(qiáng)，進(jìn)而使得進(jìn)入感光細(xì)胞的三原色比例接近色覺正常人群。

通常情況下，這種鏡片是單目配戴的。研究發(fā)現(xiàn)一些色覺異常患者通過戴眼鏡可以感受到色覺上的改善[13]。色覺異常兒童如果能從小戴色盲矯正鏡，有助于提高其識(shí)別顏色的能力。有研究者開發(fā)了O2Amp人工智能眼鏡，其主要作用是為了幫助醫(yī)務(wù)人員看到皮膚下的脈管系統(tǒng)、觀察皮膚下血紅蛋白濃度，可用于醫(yī)學(xué)、安全、游戲等領(lǐng)域，也可以提高紅綠色盲患者對(duì)紅或綠的識(shí)別能力[14]。

為了進(jìn)一步幫助色覺異常患者改善生活質(zhì)量，還有以下研究方法正在跟進(jìn)中：

a. 針對(duì)色覺異常兒童的“無障礙色彩”教學(xué)設(shè)計(jì)研究[15]，運(yùn)用特殊的色彩教學(xué)方法，用適合的顏色和特殊圖形教學(xué)，幫助他們?cè)黾訉W(xué)習(xí)美術(shù)的興趣；

b. 色盲圖像處理的設(shè)計(jì)及算法研究[16]，通過生成色盲患者更容易辨認(rèn)的顏色，提高他們的辨色能力。

c. 色彩信息可視化研究[17]，在進(jìn)行色彩與圖形符號(hào)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出適合他們?cè)诒鎰e和校正上、依賴單種顏色傳遞信號(hào)準(zhǔn)確率的顏色圖形符號(hào)體系，把日常生活中使用概率高的色彩與圖形對(duì)應(yīng)結(jié)合，為色盲人群提供“色形符號(hào)”，以此幫助他們準(zhǔn)確識(shí)別顏色，滿足在乘坐公共交通時(shí)辨別顏色的需求，甚至幫助解決日常生活中的辨色問題。

4 小結(jié)

色覺異?；颊呋鶖?shù)龐大，社會(huì)需要給予色覺異?；颊吒嗟年P(guān)注和人文關(guān)懷。隨著科技的發(fā)展，相信未來將有更多的研究關(guān)注這一領(lǐng)域，不斷突破治療方法，共同幫助他們克服因顏色辨別帶來的困難，為色覺異常患者帶來福音，幫助他們像色覺正常者一樣生活。

基金項(xiàng)目：2021年度安徽省衛(wèi)生健康委科研項(xiàng)目（AHWJ2021b130）成果之一 。

參考文獻(xiàn)"

G.M.Machado，M.M.Oliveira and L.A.Fernandes，\"A physiologically-based model for simulation of color vision deficiency，\" IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics， vol.15，no.6，pp.1291-1298， 2009.

初苗，田少輝.面向色盲人群的包裝色彩設(shè)計(jì)數(shù)字化技術(shù)研究[J].包裝工程，2010，31（12）：115-118.

周憲.面向色盲人群的計(jì)算機(jī)輔助色彩設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（03）：223-227.

石源.計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)工具集的研究[D].西北工業(yè)大學(xué)2004.SHI Yuan.The Research of T oolset for Computer Aided Color Design[D].Xi’an Northwestern Polytechnical University 2004（in Chinese）.

郭華峰，范淵，洪年松，陳兵國(guó).面向色盲人群的IOS色彩輔助識(shí)別系統(tǒng)[J].浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，13（04）：28-30.

龍毅，溫永寧，盛業(yè)華.電子地圖學(xué)[Ｍ].北京：科學(xué)出版社2006.

朱海紅.面向紅綠色盲人群的地圖設(shè)色實(shí)驗(yàn)研究[D].武漢大學(xué)，2013.

白小雙，華一新，崔虎平.面向色覺異常者的電子地圖研究與實(shí)踐[J].測(cè)繪通報(bào)，2009（02）：39-42.

何瑞，滕道祥，仲學(xué)軍，馬曉杰.紅綠色盲過交通燈輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技視界，2016（17）：261.DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2016.17.201.

朱宇明.基于圖像處理的色盲輔助駕駛系統(tǒng)[J].通訊世界，2018（08）：254-256.

孫鳳臨.適用于色盲群體的色彩設(shè)計(jì)探究[J].美與時(shí)代，2016 （ 9）：23－25.

沈意浪，傅梅杰.針對(duì)色盲人群的地圖色彩選擇方式研究[J].科技資訊，2012 （15） ： 216－217.

Sharpe LT，Jagle H.I used to be color blind.Color Research and Application 2000; 26（S1）： S269–S272.

D.R.Keene，\"A review of color blindness for microscopists：Guidelines and tools for accommodating and coping with color vision deficiency，\" Microscopy and Microanalysis，vol.21，no 2，pp.279-289，2015.

寇雪.色覺異常兒童\"無障礙色彩\"教學(xué)探究[J].藝海，2019（07）：120-121.

王恩.色盲圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和算法研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2011.

陳佳玉.針對(duì)色盲群體的色彩信息可視化設(shè)計(jì)研究[D].東華大學(xué)，2022.DOI：10.27012/d.cnki.gdhuu.2022.000514.

作者單位：安徽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校