基于色觉（色盲）模型的色盲成因

基于色觉（色盲）模型的色盲成因

本文预告，本文是以三色觉理论为基础的，生物学研究伴x隐性遗传的请绕道，本文仅供本人课程设计用，觉得哪里不对请继续查找相关文献，我只做文献的搬运工。
三通道色觉模型
人体视网膜上存在三种锥体细胞（L、M、S），这几种分别感知长波、中波和短波的光，而色盲患者是缺失其中某种细胞或者是某种细胞不足导致的，例如红色盲缺失L视觉细胞，而L视锥细胞和M视锥细胞所影响的光谱范围有所重叠，所以使得他们无法区分红色和绿色，同样的绿色盲缺失M视锥细胞（也是无法分辨红色和绿色），蓝色盲缺失S视锥细胞（无法分辨蓝色和绿色）。一下图
正常人眼中，人眼系统会把输入图像每一个像素的RGB参数变换成被三种锥体细胞所吸收的信号，这样就能把RGB颜色空间转到LMS颜色空间，这个过程的表达式如下图，式子中的U就是我们所要的变换矩阵。

色盲模拟模型
正常人在眼看到的对象颜色是先通过乘于U变换矩阵变化后转成LMS，眼部细胞产生兴奋后传递给大脑后在形成看见的RGB图象。但是色盲患者由于缺失某种细胞，所以在转成LMS模型时出现了异常，最终导致形成的图像不正常。具体可以抽象成由于变换矩阵T相乘，这样就可以对色盲异常视觉进行模拟。

根据布雷特耳汉斯提出的二色盲模型中，二色色盲只能看到一个面的颜色，正常人则看见的是立体的，其实本来是看见两个面的但是由于两个面的夹角特别小，可以近似的看成一个面，将这个面称做二色盲的颜色面，下面的图是以红二色盲为例，红二色盲的投影如下

其中R是红色，B是蓝色，W是白色，Y是黄色，C是青色，Ma是洋红色，由于某种细胞的缺失，颜色空间分别按照L、M、S三个方向投射到不一样的颜色平面上，由此可以通过三角函数推断产生接下来的色弱方正模型。
下面是红色弱的仿真模型，其中红色弱的投射角是arctan（-0.14/0.86），U是红色色弱的仿真变化矩阵，当lamda为1时模拟的时是正常视觉，lamda越小则色弱越严重，当lamda等于0是就是红色盲了。

下图绿色盲也一样，只是投射角变为arctan（-0.33/0.67）

从上面的仿真模型可以看到红色弱和绿色弱的颜色面都是R=G这一个，而他们的B分量依然不变，只是投射的方向不一样而已，这也可以很好的解释为什么这两种色弱分不清红色和绿色，看起来都像是黄黑色。
下面是蓝色盲模拟，蓝二色盲的投射面是B=G，投射交是arctan（-6.136），lamda参数性质与其他两种模型一样。

下面是各种色盲的模拟结果：
原图

红色盲模拟（lamda为0时）

绿色盲模拟（lamda为0时）

蓝色盲模拟（lamda为0时）