[发明专利]一种面向色觉异常人群的无障碍VR教学资源色彩优化方法

说明书

本发明属于信息技术的教学应用领域，提供一种面向色觉异常人群的无障碍VR教学资源色彩优化方法，包括：(1)色彩认知因子体系构建；(2)色彩评价模型构建；(3)色彩方案优化模型生成。本发明方法综合考虑色觉异常人群的需求，设计多种类型任务，分析色彩认知差异；使用集成学习方法，构建色彩评价模型；运用先剖分图像上的色彩图斑、再筛选方案，优化色彩方案。本发明有助于非专业人士设计、优化VR教学资源时，做到色彩方案的通用性，满足教育资源的公平性需要。

技术领域

本发明属于信息技术的教学应用领域，更具体地，涉及一种面向色觉异常人群的无障碍VR教学资源色彩优化方法。

背景技术

基于虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术生成的虚拟教学资源具有高度冲击性的视觉效果，可加深学习者对知识内容的记忆和理解。然而，色觉异常人群无法像正常人那样感知教学资源的色彩模型，难以有效认知虚拟教学资源的配色方案。鉴于虚拟教学资源的设计、开发都是以满足色觉正常人群的需求为目标，在配色方案和视觉传达方面对色觉异常人员并不友好，令他们产生困惑，在实际教学过程中造成不公平的结果。优化现有VR教学资源色彩方案的设计与开发过程，实现VR教学资源的无障碍应用，将为教育领域带来广泛的应用前景。

当前，VR教学资源在色彩方案构建方面存在如下问题：(1)作为新兴的应用领域，产业界和研究人员在资源设计与使用时，较少考虑色觉异常人群的需求；(2)随着VR教学资源的广泛应用，对无障碍VR教学资源的需求急剧增加，缺乏通用的色彩评价模型；(3)如何将现有的色彩方案改造、生成无障碍VR教学资源，将会节省大量的人力、成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向色觉异常人群的无障碍VR教学资源色彩优化方法，为无障碍VR教学资源色彩方案的构建、评估、优化和改造提供一种新的方法和路径。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种面向色觉异常人群的无障碍VR教学资源色彩优化方法，包括以下步骤：

(1)色彩认知因子体系构建，从色彩规则、视觉生理结构、视觉心理感受方面构建无障碍VR教学资源的色彩认知因子体系；采用不同的参数分别表达上述三类色彩认知因子的特征；通过采集VR场景的色彩样本，构建色彩样本库，建立VR教学资源色彩质量的专家知识库，设计多种类型任务，分析不同人群之间的色彩认知差异；

(2)构建色彩评价模型，筛选色彩评价模型的备选因子，描绘输入色彩方案的特征，确定因子的权重；构建不同学科、风格和类型的色彩样本库，生成色彩样本的色彩标签，提取教学资源的色彩方案；设计色彩评价回归器，使用Adaboost集成学习模型，采用多种指标综合评价学习器的色彩质量预测；

(3)色彩方案优化模型生成，支持面向不同人群的色彩评价生成，构建通用最优选色方案，完成面向特定色觉异常人群的定制化选色模型；运用Voronoi方法将色彩图斑划分成不同区域，建立面向色觉异常人群认知的选色模型，设计无障碍VR教学资源色彩方案；筛选出最佳的色彩方案，生成优化选色的候选生成方案；建立优化选色模型，实现原有VR教学资源色彩方案的无障碍优化。

在上述技术方案中，步骤(1)所述的“色彩认知因子体系构建”具体包括：

(1-1)构建色彩认知因子体系，从色彩匹配性、色彩区分度、色彩显著性方面提取色彩规则系列因子；依据色盲类型、色弱类型、严重程度方面构建生理结构系列因子，由色彩调和、色彩冷暖、色彩积极性方面形成色彩心理感受系列因子，构建无障碍VR教学资源的色彩认知因子体系；

(1-1-1)提取色彩规则系列因子，从色彩自身规则、色彩表达类型、色彩语义、对象形态与分布方面，总结VR教学资源的色彩设计知识，提取色彩的匹配性、区分度、均匀性、显著性、内部语义关系系列因子；