Nuevo test para la detección y evaluación de anomalías en la visión del color
- Autores: Carlos Salas Hita
- Directores de la Tesis: A. Manuel Rubiño López (dir. tes.), Enrique Fernando Hita Villaverde (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Romero Mora (presid.), Luis Jiménez del Barco (secret.), Francisco Jose Heredia Mira (voc.), Joaquín Campos Acosta (voc.), María Isabel Suero López (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
La gran capacidad de discriminación cromática del sistema visual se aprovecha cada día más en todos los aspectos de la vida empleando el color como elemento de codificación de información, adquiriendo especial importancia en el campo profesional donde puede resultar excluyente el hecho de tener una discriminación cromática disminuida. Sin embargo, la percepción cromática y la discriminación del color no son privilegio de todo el mundo, ya que existen personas con deficiencias en su visión del color e incluso sujetos ciegos al color.
En la actualidad existen muchas pruebas y test que permiten determinar las anomalías en la capacidad de discriminación cromática que puede presentar un individuo. En una primera clasificación podríamos establecer cinco tipos de test: pruebas pseudoisocromáticas, pruebas de ordenación, anomaloscopios, pruebas profesionales y de ordenador.
Las pruebas pseudoisocromáticas se caracterizan por ser fáciles de presentar, rápidas de realizar y relativamente económicas y, por ello son las más frecuentemente utilizadas. Consisten en un conjunto de láminas formadas por superficies coloreadas, constituidas por un fondo sobre el que se destacan zonas, también coloreadas, que originan figuras (números, letras, etc.), sólo detectables, en algunos casos, por observadores normales, y, en otros, por los defectivos. Existen también láminas cuya lectura difiere de unos a otros.
En la bibliografía pueden encontrarse referencias a muchas pruebas basadas en láminas pseudoisocromáticas, entre las que probablemente la de uso más extendido es el Test de Ishihara. Esta prueba sólo permite detectar deficiencias cromáticas rojo-verde y clasificar a los sujetos entre protán y deután, sin poder establecer el nivel de la anomalía detectada. El test de Ishihara no permite el estudio de las deficiencias amarillo-azul, mientras que otros test más recientes sí que las contemplan e incluyen láminas dedicadas a su detección. Asimismo, existen pruebas, entre los que podemos destacar las últimas ediciones del test HRR, que establecen una gradación en la anomalía detectada considerando tres niveles (leve, moderado y fuerte).
A pesar del auge de los dispositivos electrónicos, los test de detección de anomalías en la visión del color con soporte en papel siguen utilizándose ampliamente. Una de sus principales ventajas es que si se dispone de un sistema de impresión calibrado pueden generarse muchas copias del test a un coste reducido. Además, con unas condiciones de conservación adecuadas pueden mantenerse los colores originales de impresión durante largo tiempo, gracias a la elevada estabilidad temporal que tienen actualmente tanto el papel como las tintas de impresión.
Una de las limitaciones de los test de visión del color en soporte papel es la necesidad de tener en cuenta en su diseño y elaboración el iluminante bajo el que se presentará el test. A pesar de la capacidad de adaptación cromática de nuestro sistema visual, si el test se presenta bajo un iluminante distinto no puede asegurarse que funcione correctamente. En principio sería posible realizar una versión del test para cada una de las distintas condiciones de iluminación que puedan plantearse, pero resulta irrealizable con un proceso de impresión clásico. Esta última consideración nos lleva a plantearnos la posibilidad de emplear un medio de reproducción que sea fácil de controlar y muy versátil a la hora de elaborar copias de un test. Las impresoras en color que nos encontramos en el mercado ofrecen algunas de estas ventajas y además presentan una alta estabilidad y calidad de impresión, resultando además económicas en todos los aspectos del proceso.
En este trabajo nos planteamos tres objetivos principales: realizar un completo análisis espectrorradiométrico del Test de Ishihara, llevar a cabo el calibrado colorimétrico de una impresora de inyección de tinta y desarrollar un nuevo test para la detección y evaluación de anomalías en la visión del color. Los dos primeros objetivos son independientes entre sí pero la consecución de ambos es imprescindible para cumplir el objetivo final.
Para cumplir el primer objetivo se analizarán tres versiones distintas del test de Ishihara con el fin de estudiar las variaciones en el color de las láminas debidas a la propia edición del test y al posible deterioro de las láminas con el paso del tiempo. Se estudiarán las diferencias de color existentes entre láminas de similares características de una misma edición y entre láminas iguales de ediciones diferentes.
En el segundo objetivo abordaremos el calibrado una impresora de inyección de tinta y como primer paso será necesario conocer la gama de colores que puede conseguirse con este dispositivo. Para ello se imprimirá un número de muestras de color lo suficientemente extenso para, una vez medidas, poder obtener el color que deseemos mediante interpolación. La única limitación será que el color a conseguir ha de quedar dentro de la gama de color que puede proporcionar la impresora, teniendo en cuenta que esta gama de color no es única y depende del iluminante con el que vayan a iluminarse las muestras.
Teniendo en cuenta que el objetivo final del trabajo será desarrollar un test de visión del color versátil y que pueda realizarse bajo distintas condiciones de iluminación, no nos bastará para el calibrado con medir el color de las muestras impresas sino que necesitaremos obtener las reflectancias espectrales de las mismas. De esta forma, podremos plantearnos obtener para distintos iluminantes muestras del ‘color deseado’, tal y como necesitamos para el desarrollo de nuestro test.
Una vez realizado el calibrado de la impresora habrá que establecer su periodo de validez, por lo que será necesario estudiar la estabilidad temporal de las reproducciones que elaboremos. El color de las muestras impresas puede variar con el tiempo, tanto por el proceso de secado de las mismas como por el envejecimiento sufrido debido a la exposición a distintas fuentes luminosas.
Si contamos con la posibilidad de utilizar una impresora en color calibrada y disponemos de la información proporcionada por el análisis espectrorradiométrico del Test de Ishihara, junto con la información sobre contrastes de luminancia y cromáticos de nuestro estudio inicial, estaremos en condiciones de abordar nuestro objetivo final y plantearnos el diseño y desarrollo de un nuevo test de visión del color basado en láminas pseudoisocromáticas que recibirá el nombre del SRH Color Test.
Este test debería constar de distintos tipos de láminas en las que se representen figuras, reconocibles incluso por niños, como: animales, caminos con principio y fin, objetos familiares, números, letras, optotipos (anillos de Landolt, E de Snellen), etc. En estas láminas se buscará distinguir entre sujetos con visión normal del color y sujetos con visión defectiva. En su diseño se reproducirán de un lado colores próximos a los de las láminas del Test de Ishihara y de otro colores escogidos por nosotros mismos, pudiendo así comparar el desarrollo de unos y otros. Para mejorar las prestaciones de otros test existentes también se diseñarán un tipo de láminas de carácter más general que, además de detectar anomalías, permitan clasificarlas y cuantificarlas, independientemente de que se trate de un sujeto defectivo rojo-verde o amarillo-azul. Además, se pretende que todas las láminas puedan ser elaboradas para ser utilizadas bajo distintas condiciones de iluminación, pudiendo establecer así las bases para el desarrollo de lo que se conocería como test personalizado para la visión del color. La idea es conseguir una prueba flexible en su diseño y elaboración de modo que sea posible adaptarla a las condiciones de iluminación de un laboratorio concreto sin más que conocer, o medir en su caso, el iluminante bajo el cuál se llevará a cabo el análisis de visión del color.
Las conclusiones de este trabajo comienzan con las del estudio inicial sobre umbrales de contrastes de luminancia y cromáticos comprobando que en la detección del contraste de luminancia existe una interacción interocular, lo que no ocurre para la detección de contrastes cromáticos. En un test de visión del color basado en láminas pseudoisocromáticas, los observadores con visión cromática normal detectarán mejor el contraste cromático de forma ‘binocular’ que ‘monocular’ y no existirán diferencias significativas entre la detección de contrastes cromáticos con láminas rojo-verde o amarillo-azul.
En el análisis espectrorradiómetrico de tres ediciones del Test de Ishihara (1973, 1995 y 1954) se han realizado 2952 medidas de reflectancia espectral, 984 por cada edición, midiéndose para cada color 3 muestras circulares de tamaños diferentes, para cada uno de los 328 colores evaluados en cada edición. El número total de colores distintos presente en cada una de las ediciones no es el mismo: 1973 (62 colores), 1995 (56 colores) y 1954 (61 colores). Las ediciones más parecidas (1954 y 1973) presentan en promedio una diferencia de color de 10,4 unidades CIELAB, mientras que las menos parecidas (1954 y 1995) presentan una diferencia de color media de 15,5 unidades CIELAB, similar a la que presentan entre sí las ediciones de 1973 y 1995 (15,1 unidades CIELAB). Ordenando por componentes (luminancia, tono y croma), de mayor a menor valor medio, el orden de las ediciones es el siguiente: luminancia (1954, 1973 y 1995), tono (1995, 1954 y 1973) y croma (1973, 1954 y 1995).
Analizando los colores de confusión en grupos de láminas equivalentes de las tres ediciones del test, en términos de las variaciones angulares de las líneas de confusión y las elipses de Luo-Rigg, se obtienen las conclusiones que se relacionan a continuación. Las láminas (2-5) deben funcionar bien para observadores protán en la edición 1973 y para observadores deután en la de 1995. Los sujetos deután pueden presentar problemas de detección con estas láminas en la edición de 1973 y los protán con la de 1995. En la edición de 1954 es posible que estas láminas no funcionen correctamente para detectar deficiencias rojo-verde. Las láminas (6-9, 34 y 35) deben funcionar bien para los observadores protán en todas las ediciones, mientras que se pueden presentar problemas de detección para los sujetos deután con las ediciones 1954 y 1995. En la edición de 1973 estas láminas deben funcionar correctamente para detectar los dos tipos de deficiencias rojo-verde. Las láminas (10-13) funcionarán correctamente para deficiencias protán presentando algún problema en las ediciones 1995 y 1954 para sujetos deután. Las láminas (14-17) deben funcionar correctamente para deficiencias protán en las ediciones de 1954 y 1995. Para los deután estas láminas pueden arrojar falsos negativos en las tres ediciones del test. Las láminas (18-21, 28 y 29) deben funcionar correctamente para ambas deficiencias con la edición de 1954, mientras que la de 1973 funcionará sólo para observadores protán. En la de 1995 no parecen ser eficaces para detectar anomalías rojo-verde en los deután. Las láminas (22-25) es posible que no funcionen correctamente en la edición de 1995. En la edición de 1973 sólo funciona con observadores protán. En la de 1954 funcionará bien para observadores deután y de forma poco fiable para con los protán. Las láminas 26 y 27 sólo pueden funcionar correctamente para observadores deután en la edición de 1954, y para los protán en la de 1973. Las láminas 30 y 31 de todas las ediciones del test que hemos estudiado funcionarán correctamente. Las láminas 32 y 33 funcionarán correctamente para todos los casos salvo para observadores deután con la edición de 1954. Finalmente, las láminas 36 y 37 funcionan adecuadamente en las ediciones de 1973 y 1995 para observadores protán. En la edición de 1995 esta lámina también funciona para los deután. Las láminas de las ediciones de 1973 y 1954 podrían dar errores de diagnóstico para observadores. Las láminas de la edición de 1954 no funcionarán adecuadamente para observadores protán.
Del análisis del test de Ishihara también se concluye que ninguna de las ediciones del analizadas proporciona resultados fiables para los dos tipos de anomalía rojo-verde en todos y cada uno de los grupos de láminas. En todas las ediciones evaluadas se obtienen mejores resultados en el análisis de sujetos protán que deután. La edición de mejor funcionamiento para la anomalía protán es la de 1973 y la de peor funcionamiento para la anomalía deután es la de 1995. Además, ninguna de las láminas de diagnóstico resulta fiable, sea cual sea la edición del test considerada.
Para cumplir el segundo objetivo se ha llevado a cabo el calibrado colorimétrico de una impresora de inyección de tinta en color convencional, sobre un tipo de papel estándar. Para el calibrado se han generado un total de 113=1331 muestras, correspondientes a la variación de los tres primarios (CMY) de 0 a 100 unidades con un paso de 10 unidades. Con un espectrorradiómetro se ha medido la reflectancia espectral de cada una de las muestras y se ha determinado su color (Y,x,y) en el espacio CIE 1931 con varios iluminantes de referencia. Mediante un procedimiento de interpolación y transformación inversa podemos determinar los valores CMY necesarios para generar cualquier color Yxy que pertenezca a la gama de color de la impresora con el iluminante elegido.
Del análisis colorimétrico de los procesos de secado, envejecimiento y homogeneidad podemos concluir que la impresión de las muestras de color es temporalmente estable y duradera, así como espacialmente homogénea. La estabilidad de los colores está garantizada durante un periodo mínimo de 90 días (2160 horas) de exposición continuada a la luz. Si el tiempo máximo para la realización del test es de media hora, éste podrá utilizarse al menos 4320 veces.
El objetivo final del trabajo se ha cumplido diseñando y elaborando un nuevo test para la detección y evaluación de anomalías en la visión del color basado en láminas pseudoisocromáticas. El test se denomina SRH Color Test (1ª edición) y está constituido por 4 láminas, una de detección y 3 de clasificación/cuantificación. El nuevo test permite detectar, clasificar y cuantificar deficiencias rojo-verde (protán y deután) y amarillo-azul (tritán), estableciendo nueve niveles distintos de anomalía. El test puede imprimirse a demanda, adecuándose el color de las láminas al iluminante elegido y a las líneas de confusión tomadas como referencia.