计算机实现的色觉测试和用于校准计算机实现的色觉测试的方法技术

提供校准计算机化的色觉测试的方法和在计算机上测试色觉的方法。本发明专利技术涉及一种校准在给定环境照明条件下测试色觉的方法，该色觉测试将显示于具有至少一个输入接口(14)的计算机(10)的彩色显示器(12)上，其特征在于在开始色觉测试之前，在给定的环境照明条件下，在显示器(12)上向具有正常色觉的人显示校准测试，在显示器(12)的至少一个测量区域(31)内显示需要用户输入作为校准测试的一部分的颜色确定任务，通过计算机(10)的至少一个输入接口(14)读取用户输入，评估所读取的用户输入，并且作为评估的结果，确定由显示器(12)的颜色再现能力和环境照明条件对色觉的影响共同导致的显示误差，以及根据显示误差确定对色觉测试的修改，该修改在显示误差方面校正了色觉测试。本发明专利技术还涉及一种使用校准方法测试色觉的方法、以及被配置用于执行这种方法的计算机和计算机程序。本发明专利技术还涉及颜色辨别测试、颜色识别测试以及这两种测试的组合。识别测试以及这两种测试的组合。识别测试以及这两种测试的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机实现的色觉测试和用于校准计算机实现的色觉测试的方法


[0001]本专利技术涉及一种测试色觉(color vision)缺陷患者的色觉的方法，该色觉测试旨在显示于具有至少一个输入接口的计算机的彩色显示器上。
[0002]本专利技术还涉及一种校准这种色觉测试的方法，该色觉测试用于测试色觉缺陷患者的色觉。
[0003]本专利技术还涉及被配置用于执行这种方法的计算机程序和存储该程序的设备。
[0004]在本专利技术的上下文中，计算机被理解为电子设备，该电子设备包括用于接收、存储、处理和传输数据的硬件和软件组件以及包含用于执行这些任务的合适的计算机命令的程序代码。计算机通常具有至少一个处理器、存储器和外围设备，即输入和输出接口，后者可以以集成的方式提供，例如以触摸屏的形式。在本专利技术的上下文中，具体而言，计算机是台式PC(个人计算机)、膝上型电脑、平板电脑、智能手机等。
[0005]色觉是由视网膜上的某些感受器保证的，即提供日光视觉的视锥细胞。基于其光谱敏感度，存在三种类型的这种感受器。L视锥细胞主要对光谱的长波(红色)范围敏感。M视锥细胞对中等波长范围(绿色)的光敏感，而S视锥细胞对短波范围(蓝色)的光敏感。颜色的感觉是基于由颜色感知L、M和S锥体感受器传递的刺激的相对值而产生的。
[0006]色觉的两个最重要的特征是：
[0007]‑
辨别颜色色度(hue)或色调(tone)的能力(颜色辨别)，即区分两种不同颜色的能力；和
[0008]‑
颜色识别能力，即一个人能够正确说出某些颜色或色度的能力。
[0009]色觉缺陷(也称为色盲)是由色盲患者的光谱敏感度曲线与正常(健康)人的光谱敏感度曲线之间具有较小或较大的偏差而引起的，因此色觉缺陷的最常见形式是红色弱(protanomaly)、红色盲(protanopia)、绿色弱(deuteranomaly)和绿色盲(deuteranopia)。对于红色的色觉问题主要是由L视锥细胞的光谱敏感度比正常色觉的人更接近M视锥细胞的光谱敏感度而引起的。因此，L视锥细胞和M视锥细胞的刺激之间的差异减小，这导致区分颜色的能力下降。在极端情况下，L视锥细胞的光谱敏感度移动到与M视锥细胞的光谱敏感度曲线一致的程度，这被称为红色盲。
[0010]与正常色觉的人相比，在绿色弱的情况下，M视锥细胞的光谱敏感度更接近L视锥细胞的光谱敏感度。结果类似于前一种情况：L视锥细胞和M视锥细胞的刺激之间的差异下降，即在这种情况下区分颜色的能力也下降。当M视锥细胞的光谱敏感度曲线移动到与L视锥细胞的光谱敏感度曲线一致的程度时，便是绿色弱。
[0011]大约23％患有色觉缺陷的人患有红色弱，73％患有绿色弱，大约4％患有重度色觉缺陷(红色盲和绿色盲)。最严重的色觉缺陷是全色盲，全色盲是极其罕见的。蓝色敏感感受器——S视锥细胞很少出现缺陷。这种感受器的损伤通常是由疾病或中毒引起的，当病因消除后，色觉又会恢复正常。因此，几乎100％有色盲的人都是红色弱、红色盲、绿色弱或绿色盲。
[0012]计算机越来越多地被用于测试色觉。患者被要求在这些电脑上进行各种颜色测试，以确定他们是否有任何色觉缺陷，如果有，确定其类型和严重程度。这种测试包括众所周知的伪彩色测试书(如石原(Ishihara)、拉伯金(Rabkin)、德沃林(Dvorin)、维尔哈根(Velhagen)、哈代(Hardy)、HRR)的屏幕版本和各种其他颜色辨别测试的屏幕版本。尽管电子屏幕显示的颜色因屏幕类型不同而不同，也不同于印刷或图画测试中的颜色，但电子屏幕的使用范围仍在扩大，部分原因是电子屏幕越来越好的颜色再现能力，部分原因是电子屏幕容易获得。另一个优点是，电子显示设备使得位于世界各地偏远地方并可能色觉受损的人能够自我诊断(或进行远程诊断)，在此基础上可以确定诊断结果，并可以在互联网上订购合适的矫正设备(滤色镜)。
[0013]然而，电子显示器的不同颜色再现能力代表一个很大的问题，因为不同的制造商生产的电子显示器具有不同的原色，包括不同的原色的特征波长和光谱。
[0014]另一个问题是被测试者的眼睛对环境光的适应程度。人眼的三个感受器(红、绿、蓝)中的每一个的敏感度是相同、还是由于不同的环境照明条件而彼此之间存在显著的差异，这个问题十分重要。
[0015]同一只眼睛在不同的适应状态下以不同的方式看到颜色。例如，人眼在白炽灯、太阳光、荧光灯和发光二极管发出的光中看到不同的色泽。因此，如果在计算机监视器、膝上型电脑、平板电脑或智能手机上显示色觉测试程序，则根据设备的颜色再现能力和被测试者的眼睛对环境照明条件的适应程度，测试可能会产生错误的结果，从而导致错误的诊断。
[0016]当前的计算机化(和非计算机化)色觉测试还存在其他问题。
[0017]最著名的色觉测试是以石原忍博士(Dr Shinobu Ishihara)命名的石原氏测试。这项测试由多个被称为石原板的彩色板组成，每个石原板都包含一圈颜色和大小随机的点。图案中包含点，点形成数字或形状，对于色觉正常的人来说这些数字和形状是清晰可见的，而对于有红绿色盲的人来说是不可见或难以看见的。其他的色板是有意设计的，只对那些有红绿色盲的人显示数字，而对那些有正常红绿色觉的人来说是看不见数字的。完整的测试由38个色板组成，但是仅需几个板，便能发现明显的重度色觉缺陷。
[0018]石原测试利用了这样一个事实，即患有红绿色盲的人倾向于根据亮度来区分这些颜色。人眼在较低频率范围内具有较低的光敏感度，因此在相同的照明条件下，红色(较低频率)看起来比绿色(较高频率)暗。患有红绿色盲的人很难区分红色和绿色，因此他们的大脑学习根据亮度而不是色度来区分这两种颜色。石原测试中，每个色板中随机点的亮度和颜色都不同。所应用的颜色是伪等色的，这意味着这些颜色对于色觉异常的受试者来说是等色的(因为具有相同的色度),然而，色觉正常的人可以区分至少两种不同的色度。在石原测试中，检测到红色和绿色的混淆，这表明红色(红色弱和红色盲)和绿色(绿色弱和绿色盲)色觉缺陷。每个色板中使用的颜色是混合色，也可能包含蓝色作为成分，但是信息(数字或符号)要么用红色和绿色成分隐藏起来，要么用点的亮度隐藏起来。具有正常色觉的人看到所应用的红色和绿色成分的不同色度，并且他们的大脑将通过自动连接不同色度的红色和单独连接不同色度的绿色来检测数字和符号，因此他们将检测由颜色编码的信息。相比之下，患有红绿色盲的人不能(或只能有限地)利用这些信息，相反，这些人的大脑会将相同或相似亮度的点连接起来，由此患有红绿色盲的人将检测到由亮度编码的信息。
[0019]已经尝试在计算机显示器上实施石原测试，然而，即使经过了很好的校准，每个单
独点的特殊颜色和亮度仍然不能在计算机显示器上再现，这可能导致诊断效果不佳。
[0020]专利技术人已经意识到石原测试及其计算机实现存在另外的问题。专利技术人已经意识到，石原测试依赖于图像识别，这是一个由大脑执行的学习过程。因此，石原测试不仅测量大脑区分红色和绿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过在具有至少一个输入接口(14)的计算机(10)的显示器(12)上显示色觉测试来测试色觉的计算机实现的方法，所述方法包括：
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选择具有目标色度和目标亮度的目标颜色和具有测试色度的测试颜色，使得所述目标颜色和所述测试颜色在颜色空间的色度图中对应于位于选定的二色性类型的公共混淆线上的不同色度的两种颜色；
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提供由一组目标标记组成的目标图像，所述目标标记具有对应于所述目标色度的色度，并且具有对应于所述目标亮度的平均亮度；
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提供多个测试图像，包括：
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第一测试图像，包括一组第一测试标记，所述一组第一测试标记具有对应于所述目标色度的色度，并且具有不同于所述目标亮度的平均亮度；
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第二测试图像，包括一组第二测试标记，所述一组第二测试标记具有对应于所述测试色度的色度，并且具有对应于所述目标亮度的平均亮度；
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任意数量的第三测试图像，每个第三测试图像包括一组第三测试标记，所述一组第三测试标记具有对应于所述测试色度的色度，并且具有不同于所述目标亮度的平均亮度；
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在所述显示器(12)的目标区域中显示所述目标图像，并且在所述显示器(12)的多个测试区域处显示所述多个测试图像，所述测试区域与所述目标区域间隔开并且彼此间隔开；
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显示指令，以基于与所述目标图像相比的色度的最高相似性来选择所述多个测试图像之一；
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)来读入与所选测试图像的选择相关的用户输入；以及
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评估所述测试，使得如果所选测试图像对应于所述第一测试图像，则确定选择正确，并且如果所选测试图像对应于所述第二或第三测试图像之一，则确定选择错误。2.根据权利要求1所述的方法，包括选择所述目标颜色和测试颜色，使得所述混淆线穿过所述色度图的白点，并且所述目标颜色和所述测试颜色位于相对于白点的混淆线的相对侧。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括通过执行以下校准测试来校准所述色觉测试：
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显示指令，以由具有正常色觉的用户执行所述校准测试；
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在所述显示器(12)的目标区域中显示所述目标图像，并且在所述显示器(12)的多个测试区域中显示所述多个测试图像；
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显示指令，以基于与所述目标图像相比的色度的最高相似性来选择所述多个测试图像之一；
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)读入与所选测试图像的选择相关的用户输入；以及评估所读取的用户输入，使得如果所选择的测试图像对应于所述第二或第三测试图像之一，则确定选择错误作为校准测试的结果，并且如果校准测试的结果是确定选择错误，则通过丢弃在色觉测试中做出的错误的用户选择，使用校准测试的结果来修改色觉测试的评估。4.根据权利要求2或3所述的方法，包括：选择位于所选的二色性类型的公共混淆线上
的多对目标颜色和测试颜色，使得对于至少两个、优选地至少五个颜色对而言，沿着所选的二色性类型的公共混淆线测量的所述目标颜色和测试颜色的距离是不同的，使用多个颜色对重复进行测试，并且通过确定错误的用户选择的数量来评估所述多个测试。5.根据权利要求4所述的方法，包括如果所述错误的用户选择的数量超过阈值，则确定色觉缺陷是由负责所选的二色性类型的一种视锥感受器的紊乱所引起。6.根据权利要求4所述的方法，包括：选择第一组多对目标颜色和测试颜色，其中所选的二色性类型是红色盲，所述公共混淆线是红色盲混淆线，以及选择第二组多对目标颜色和测试颜色，其中所选的二色性类型是绿色盲，并且公共混淆线是绿色盲混淆线，用所述第一组多个颜色对和所述第二组多个颜色对重复测试，并通过确定所述第一组颜色对内的错误的用户选择的数量和所述第二组颜色对内的错误的用户选择的数量来评估所述多个测试。7.根据权利要求6所述的方法，包括：如果所述第一组内的错误的用户选择的数量比所述第二组内的错误的用户选择的数量多第一阈值，则确定与L
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视锥细胞障碍相关的色觉缺陷；以及如果所述第二组内的错误的用户选择的数量比所述第一组内的错误的用户选择的数量多第二阈值，则确定与M
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视锥细胞障碍相关的色觉缺陷。8.根据权利要求6或7所述的方法，包括：选择第三组多对目标颜色和测试颜色，其中所选的二色性类型是蓝色盲，所述公共混淆线是蓝色盲混淆线，用所述第三组多对颜色对重复测试；通过确定所述第三组中错误的用户选择的数量来评估所述第三组中的多个测试。9.根据权利要求8所述的方法，包括：使用所述第三组中错误的用户选择的数量来优选地通过如下步骤校准所述第一组和第二组中的多个测试：从所述第一组颜色对中错误的用户选择的数量中减去所述第三组颜色对中的错误的用户选择的数量来标准化所述第一组颜色对中错误的用户选择的数量，以及通过从所述第二组颜色对中错误的用户选择的数量中减去所述第三组颜色对中错误的用户选择的数量来标准化所述第二组颜色对中错误的用户选择的数量。10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，包括通过执行以下校准测试来校准色觉测试：
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显示指令，以由具有正常色觉的用户执行所述校准测试；
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对于每对目标颜色和测试颜色，在所述显示器(12)的目标区域中显示相应的目标图像，并且在所述显示器(12)的多个测试区域中显示所述多个相应的测试图像，其中所述多个测试区域与所述目标区域间隔开并且彼此间隔开；
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显示指令，以基于与所述目标图像相比的色度的最高相似性来选择所述多个测试图像之一；
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)读入与所选测试图像的选择相关的用户输入；以及
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评估所读取的用户输入，使得如果所选择的测试图像对应于所述第二或第三测试图像之一，则确定选择错误；
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对于位于给定二色性类型的公共混淆线上的每个颜色对，确定错误选择的数量，并且使用所确定的错误选择的数量优选地通过如下步骤来修改给定二色性类型的色觉测试的评估：从相同颜色对的色觉测试的错误的用户选择的数量中减去给定二色性类型的校准测
试的错误的用户选择的数量来标准化所述相同颜色对的色觉测试的错误的用户选择的数量。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，包括：提供10至100个目标标记作为随机位于所述目标图像内的随机直径和随机亮度的模糊形状，并且为每个测试图像提供具有随机直径和随机亮度的模糊形状并且随机位于给定测试图像内的10至100个测试标记。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第二测试图像内的每个目标标记和每个测试标记的亮度在所述目标亮度的至少+/
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10％的范围内，更优选地在所述目标亮度的+/
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30％的范围内。13.一种通过在具有至少一个输入接口(14)的计算机(10)的显示器(12)上显示色觉测试的计算机实现的方法，所述方法包括：
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提供多个颜色样本，每个颜色样本具有在0到255的标度上介于0到220之间的色度；
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在所述显示器(12)上显示所述多个颜色样本；
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在所述显示器(12)上显示一组标识符，每个标识符对应于不同的颜色；
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在所述显示器(12)上显示指令，以便为每个颜色样本从所显示的该组标识符中选择与所显示的颜色样本的色度相对应的标识符，
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)为每个颜色样本读入与对应于所述颜色样本的色度的标识符的选择相关的用户输入。14.根据权利要求13所述的方法，包括在所述显示器上一次显示多个颜色样本中的一个颜色样本。15.根据权利要求14所述的方法，包括如果出现下列情况，则通过识别对于诊断很重要的选择来评估所述色觉测试：对应于颜色“橙色”或颜色“红色”的标识符被选择用于色度值介于60到220之间的显示颜色样本；或者为色度值介于0到35之间的颜色样本选择对应于颜色“绿色”的标识符；或者为色度值介于105到150之间的颜色样本选择对应于颜色“白色”的标识符；或者为色度值介于105到135之间的颜色样本选择对应于颜色“紫色”的标识符；或者为色度值介于190到220之间的颜色样本选择对应于颜色“青绿色”的标识符。16.根据权利要求15所述的方法，包括如果识别出至少一个对于诊断很重要的选择，则确定状况为重度色觉缺陷。17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，包括在色度值介于0和220之间的测量范围内以变化的采样率提供所述颜色样本，使得色度值介于60至100和20至35之间的采样率高于测量范围内的平均采样率。18.根据权利要求14或17所述的方法，包括通过执行以下校准测试来校准所述色觉测试：
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显示指令，以由具有正常色觉的用户执行所述校准测试；
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在所述显示器(12)上显示所述多个颜色样本；
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在所述显示器(12)上显示该组标识符；
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在所述显示器(12)上显示指令，以为每个颜色样本从所显示的该组标识符中选择与所显示的颜色样本的颜色相对应的标识符，
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)为每个颜色样本读入与对应于所述颜色样本的颜色的标识符的选择相关的用户输入。19.根据权利要求18所述的方法，包括如果出现下列情况，则通过识别对于诊断重要的选择来评估所述色觉测试：在所述色觉测试期间为显示的颜色样本选择了与颜色“橙色”或颜色“红色”相对应的标识符，在所述校准测试期间为所显示的颜色样本选择了与颜色“绿色”相对应的标识符；或者在所述色觉测试期间为颜色样本选择了与颜色“绿色”相对应的标识符，在所述校准测试期间为所述颜色样本选择了与颜色“橙色”或颜色“红色”相对应的标识符；或者在所述色觉测试期间为颜色样本选择了与颜色“白色”或颜色“紫色”相对应的标识符，在所述校准测试期间为所述颜色样本选择了与颜色“青绿色”相对应的标识符；或者在所述色觉测试期间为颜色样本选择与颜色“青绿色”相对应的标识符，在所述校准测试期间为所述颜色样本选择与颜色“紫色”相对应的标识符。20.根据权利要求19所述的方法，包括如果识别出至少一个对于诊断重要的选择，则确定状况为重度色觉缺陷。21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，包括：
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提供至少三个第一颜色样本，每个第一颜色样本具有从介于60到105之间的第一色度带中选出的第一色度，使得所述第一色度带被分成至少三个相等带宽的第一带部分，并且每个第一带部分包含至少一个所选择的第一色度；
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在所述显示器(12)上显示所述至少三个第一颜色样本；
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在所述显示器(12)上显示一组标识符，每个标识符对应于不同的颜色，包括对应于颜色“绿色”、“黄色”、“橙色”和“红色”的至少一个标识符；
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在所述显示器(12)上显示指令，以为每个颜色样本从所显示的该组标识符中选择与所显示的颜色样本的颜色相对应的标识符；
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通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)为每个第一颜色样本读入与对应于所显示的第一颜色样本的颜色的标识符的选择相关的用户输入。22.根据权利要求21所述的方法，包括如果为显示的第一颜色样本选择了对应于颜色“橙色”或颜色“红色”的标识符，则通过识别对于诊断重要的选择来评估所述色觉测试。23.根据权利要求21或22所述的方法，包括提供至少5个、优选5至15个第一颜色样本，每个第一颜色样本具有从所述第一色度带中选出的第一色度，使得所述第一色度带被分成至少五个相等带宽的第一带部分，并且每个第一带部分包含至少一个选择的第一色度。24.根据权利要求13至23中任一项所述的方法，包括：
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提供至少三个第二颜色样本，每个第二颜色样本具有介于0到35之间的第二色度带中选择的第二色度，使得所述第二色度带被分成至少三个带宽相等的第二带部分，并且每个第二带部分包含至少一个所选择的第二色度；
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在所述显示器(12)上显示所述至少三个第二颜色样本；
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在所述显示器(12)上显示该组名称；
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对于每个第二颜色样本，通过所述计算机(10)的至少一个输入接口(14)读入与对应于所显示的第二颜色样本的颜色的标识符的选择相关的用户输入。
25.根据权利要求24所述的方法，包括如果为显示的第二颜色样本选择了对应于颜色“绿色”的标识符，则通过识别对于诊断重要的...

【专利技术属性】
技术研发人员：GI亚伯拉罕，RT费克特，L康图尔，P康克萨，
申请(专利权)人：梅迪康特有限公司，
类型：发明
国别省市：