Дослідження методів колірної адаптації графічних користувацьких інтерфейсів

Анотація

Проаналізовано підходи до колірної адаптації графічних користувацьких інтерфейсів для осіб із порушеннями кольорового зору. З'ясовано, що для практичного використання найдоцільнішими є алгоритмічні методи, здатні забезпечувати не тільки корекцію кольорів, а й прийнятну швидкодію під час оброблення зображень високої роздільної здатності. На відміну від повної втрати зору, кольорова сліпота не потребує створення нових програмно-апаратних рішень, а вимагає адаптації наявних графічних користувацьких інтерфейсів до конкретних типів порушення кольорового сприйняття, що робить проведене дослідження актуальним. У роботі досліджено особливості реалізації трьох алгоритмів колірного перетворення, а саме наївного попіксельного, матричного та гібридного методу на основі фізіологічно обґрунтованої моделі Machado і CLAHE. Розроблено пришвидшений GPU-конвеєр колірного перетворення елементів графічного інтерфейсу з використанням CUDA та CuPy. Проведено порівняльний аналіз продуктивності реалізацій на CPU та GPU для зображень з роздільною здатністю HD, FHD і 4K за умов протанопії, дейтеранопії та тританопії. Встановлено, що результати для різних типів порушень кольорового зору відрізняються незначно, тому репрезентативні дані подано для протанопії. Показано, що перенесення попіксельного алгоритму на GPU скорочує тривалість оброблення 4K-зображення від 81,51 с до 0,234 с, тобто приблизно у 349 разів. Визначено, що матричний метод забезпечує найменшу тривалість оброблення на GPU для 4K-зображень, однак гібридний підхід, у якому поєднано модель Machado та CLAHE, забезпечує краще збереження локального контрасту та візуальної виразності елементів інтерфейсу. Показано, що для HD-зображень перевага GPU є менш помітною через витрати на передавання даних, тоді як для FHD і особливо 4K використання графічного процесора є доцільним. Запропонований підхід можна використати під час розроблення інклюзивних програмних систем адаптації графічних інтерфейсів. Отже, запропонований гібридний підхід поєднує ефективну корекцію кольору зі збереженням контрасту завдяки використанню адаптивного вирівнювання гістограми CLAHE, що визначає його потенціал для інклюзивних систем дизайну графічного інтерфейсу користувача. Подальший розвиток цієї роботи передбачає інтеграцію результатів у широко використовувані програмні системи для забезпечення більш доступної та ефективної адаптації графічних інтерфейсів користувача.