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A visão de cores apresenta um papel muito importante para a sobrevivência e desenvolvimento de primatas. A capacidade de discriminar, visualmente, o alvo de um fundo apenas pela diferença de matiz pode ser o diferencial tanto para a busca de alimentos, como para a fuga de predadores. Estudos sobre a visão de cores auxiliam a fazer inferências sobre suas bases biológicas e utilidade funcional. O presente estudo buscou avaliar a discriminação de cores em primatas do gênero Alouatta (Bugio), por meio de uma adaptação do teste computadorizado Cambridge Colour Test (CCT) e do sequenciamento dos genes que codificam as opsinas, uma vez que por estudos anteriores inferia-se que eles pudessem apresentar visão tricromática, diferenciando-os dos outros platirrinos. Para este estudo foram utilizados 6 indivíduos do Centro Nacional de Primatas (CENP, Ananindeua, Pará, Brasil). O experimento comportamental objetivava determinar elipses de discriminação de cor para três fundos de diferentes cromaticidades do diagrama CIE 1976 uv, as quais serviram de parâmetro para a determinação do fenótipo dos indivíduos. A análise genética buscou identificar as variedades de opsinas. Dois indivíduos concluíram o teste comportamental com sucesso, um macho de Alouatta caraya e uma fêmea de Alouatta seniculus, ambos apresentando visão de cores tricromática. A análise molecular identificou a presença de dois alelos para comprimentos médios/longos da opsina. O potencial de tricromacia demonstrado na análise genética foi compatível com os resultados da análise comportamental que mostraram capacidade discriminativa tricromática. Neste trabalho abordamos os diversos aspectos desse estudo, tanto na modelagem dos animais quanto na importância desse achado / Color vision has a very important role in the survival and development of primates. The ability to visually discriminate the target of a background only by hue difference may be the difference for both search of food or escape from predators. Studies on color vision help to make inferences about their biological bases and functional utility. This study sought to evaluate the color discrimination in primates of the genus Alouatta (Howler monkey), through an adaptation of the computerized test Cambridge Colour Test (CCT) and the sequencing of the genes coding opsins. Through previous studies have inferred that they could present trichromatic vision, distinguishing them from other platyrrhines. Six subjects from the National Primate Center (CENP, Ananindeua, Pará, Brazil) were tested. The behavioral experiment aimed to determine color discrimination ellipses to three backgrounds of different chromaticity at CIE 1976 u\'v\' diagram, which served as a parameter for determining the phenotype of individuals and the genetic analysis sought to identify the varieties of opsins. Two individuals completed the test successfully one male and one female, both featuring trichromatic color vision. Two individuals successfully completed the behavioral test, one Alouatta caraya male and one Alouatta seniculus female, both presenting trichromatic color vision. Molecular analysis identified the presence of two alleles for medium/long lengths of opsin compatible with behavioral analysis. In this work we approach the various aspects of this study, both in the modeling of the animals and in the importance of this finding

A visão de cores apresenta um papel muito importante para a sobrevivência e desenvolvimento de primatas. A capacidade de discriminar, visualmente, o alvo de um fundo apenas pela diferença de matiz pode ser o diferencial tanto para a busca de alimentos, como para a fuga de predadores. Estudos sobre a visão de cores auxiliam a fazer inferências sobre suas bases biológicas e utilidade funcional. O presente estudo buscou avaliar a discriminação de cores em primatas do gênero Alouatta (Bugio), por meio de uma adaptação do teste computadorizado Cambridge Colour Test (CCT) e do sequenciamento dos genes que codificam as opsinas, uma vez que por estudos anteriores inferia-se que eles pudessem apresentar visão tricromática, diferenciando-os dos outros platirrinos. Para este estudo foram utilizados 6 indivíduos do Centro Nacional de Primatas (CENP, Ananindeua, Pará, Brasil). O experimento comportamental objetivava determinar elipses de discriminação de cor para três fundos de diferentes cromaticidades do diagrama CIE 1976 uv, as quais serviram de parâmetro para a determinação do fenótipo dos indivíduos. A análise genética buscou identificar as variedades de opsinas. Dois indivíduos concluíram o teste comportamental com sucesso, um macho de Alouatta caraya e uma fêmea de Alouatta seniculus, ambos apresentando visão de cores tricromática. A análise molecular identificou a presença de dois alelos para comprimentos médios/longos da opsina. O potencial de tricromacia demonstrado na análise genética foi compatível com os resultados da análise comportamental que mostraram capacidade discriminativa tricromática. Neste trabalho abordamos os diversos aspectos desse estudo, tanto na modelagem dos animais quanto na importância desse achado / Color vision has a very important role in the survival and development of primates. The ability to visually discriminate the target of a background only by hue difference may be the difference for both search of food or escape from predators. Studies on color vision help to make inferences about their biological bases and functional utility. This study sought to evaluate the color discrimination in primates of the genus Alouatta (Howler monkey), through an adaptation of the computerized test Cambridge Colour Test (CCT) and the sequencing of the genes coding opsins. Through previous studies have inferred that they could present trichromatic vision, distinguishing them from other platyrrhines. Six subjects from the National Primate Center (CENP, Ananindeua, Pará, Brazil) were tested. The behavioral experiment aimed to determine color discrimination ellipses to three backgrounds of different chromaticity at CIE 1976 u\'v\' diagram, which served as a parameter for determining the phenotype of individuals and the genetic analysis sought to identify the varieties of opsins. Two individuals completed the test successfully one male and one female, both featuring trichromatic color vision. Two individuals successfully completed the behavioral test, one Alouatta caraya male and one Alouatta seniculus female, both presenting trichromatic color vision. Molecular analysis identified the presence of two alleles for medium/long lengths of opsin compatible with behavioral analysis. In this work we approach the various aspects of this study, both in the modeling of the animals and in the importance of this finding

As Deficiências na Percepção de Cores (DPC) afetam aproximadamente 200 milhões de pessoas em todo o mundo, comprometendo suas habilidades para efetivamente realizar tarefas relacionadas com cores e com visualização. Isto impacta significantemente os âmbitos pessoais e profissionais de suas vidas. Este trabalho apresenta um modelo baseado na fisiologia para simulação da percepção de cores. Além de modelar visão de cores normal, ele também compreende os tipos mais predominantes de deficiências na visão de cores (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomalia e deuteranomalia), cujas causas são hereditárias. Juntos estes representam aproximadamente 99.96% de todos os casos de DPC. Para modelar a percepção de cores da visão humana, este modelo é baseado na teoria dos estágios e é derivado de dados reportados em estudos eletrofisiológicos. Ele é o primeiro modelo a consistentemente tratar visão de cores normal, tricromacia anômala e dicromacia de modo unificados. Seus resultados foram validados por avaliações experimentais envolvendo grupos de indivíduos com deficiência na percepção de cores e outros com visão de cores normal. Além disso, ele pode proporcionar a melhor compreensão e um feedback sobre como aperfeiçoar as experiências de visualização por indivíduos com DPC. Ele também proporciona um framework para se testar hipóteses sobre alguns aspectos acerca das células fotoreceptoras na retina de indivíduos com deficiência na percepção de cores. Este trabalho também apresenta uma técnica automática de recoloração de imagens que visa realçar o contraste de cores para indivíduos dicromatas com custo computacional variando linearmente com o número de pixels. O algoritmo proposto pode ser eficientemente implementado em GPUs, e para imagens com tamanhos tipicos ele apresenta performance de até duas ordens de magnitude mais rápida do que as técnicas estado da arte atuais. Ao contrário das abordagens anteriores, a técnica proposta preserva coerência temporal e, portanto, é adequado para recoloração de vídeos. Este trabalho demonstra a efetividade da técnica proposta ao integrá-la a um sistema de visualização e apresentando, pela primeira vez, cenas de visualização recoloridas para dicromatas em tempo-real e com alta qualidade. / Color vision deficiency (CVD) affects approximately 200 million people worldwide, compromising the ability of these individuals to effectively perform color and visualizationrelated tasks. This has a significant impact on their private and professional lives. This thesis presents a physiologically-based model for simulating color perception. Besides modeling normal color vision, it also accounts for the hereditary and most prevalent cases of color vision deficiency (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomaly, and deuteranomaly), which together account for approximately 99.96% of all CVD cases. This model is based on the stage theory of human color vision and is derived from data reported in electrophysiological studies. It is the first model to consistently handle normal color vision, anomalous trichromacy, and dichromacy in a unified way. The proposed model was validated through an experimental evaluation involving groups of color vision deficient individuals and normal color vision ones. This model can provide insights and feedback on how to improve visualization experiences for individuals with CVD. It also provides a framework for testing hypotheses about some aspects of the retinal photoreceptors in color vision deficient individuals. This thesis also presents an automatic image-recoloring technique for enhancing color contrast for dichromats whose computational cost varies linearly with the number of input pixels. This approach can be efficiently implemented on GPUs, and for typical image sizes it is up to two orders of magnitude faster than the current state-of-the-art technique. Unlike previous approaches, the proposed technique preserves temporal coherence and, therefore, is suitable for video recoloring. This thesis demonstrates the effectiveness of the proposed technique by integrating it into a visualization system and showing, for the first time, real-time high-quality recolored visualizations for dichromats.

As Deficiências na Percepção de Cores (DPC) afetam aproximadamente 200 milhões de pessoas em todo o mundo, comprometendo suas habilidades para efetivamente realizar tarefas relacionadas com cores e com visualização. Isto impacta significantemente os âmbitos pessoais e profissionais de suas vidas. Este trabalho apresenta um modelo baseado na fisiologia para simulação da percepção de cores. Além de modelar visão de cores normal, ele também compreende os tipos mais predominantes de deficiências na visão de cores (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomalia e deuteranomalia), cujas causas são hereditárias. Juntos estes representam aproximadamente 99.96% de todos os casos de DPC. Para modelar a percepção de cores da visão humana, este modelo é baseado na teoria dos estágios e é derivado de dados reportados em estudos eletrofisiológicos. Ele é o primeiro modelo a consistentemente tratar visão de cores normal, tricromacia anômala e dicromacia de modo unificados. Seus resultados foram validados por avaliações experimentais envolvendo grupos de indivíduos com deficiência na percepção de cores e outros com visão de cores normal. Além disso, ele pode proporcionar a melhor compreensão e um feedback sobre como aperfeiçoar as experiências de visualização por indivíduos com DPC. Ele também proporciona um framework para se testar hipóteses sobre alguns aspectos acerca das células fotoreceptoras na retina de indivíduos com deficiência na percepção de cores. Este trabalho também apresenta uma técnica automática de recoloração de imagens que visa realçar o contraste de cores para indivíduos dicromatas com custo computacional variando linearmente com o número de pixels. O algoritmo proposto pode ser eficientemente implementado em GPUs, e para imagens com tamanhos tipicos ele apresenta performance de até duas ordens de magnitude mais rápida do que as técnicas estado da arte atuais. Ao contrário das abordagens anteriores, a técnica proposta preserva coerência temporal e, portanto, é adequado para recoloração de vídeos. Este trabalho demonstra a efetividade da técnica proposta ao integrá-la a um sistema de visualização e apresentando, pela primeira vez, cenas de visualização recoloridas para dicromatas em tempo-real e com alta qualidade. / Color vision deficiency (CVD) affects approximately 200 million people worldwide, compromising the ability of these individuals to effectively perform color and visualizationrelated tasks. This has a significant impact on their private and professional lives. This thesis presents a physiologically-based model for simulating color perception. Besides modeling normal color vision, it also accounts for the hereditary and most prevalent cases of color vision deficiency (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomaly, and deuteranomaly), which together account for approximately 99.96% of all CVD cases. This model is based on the stage theory of human color vision and is derived from data reported in electrophysiological studies. It is the first model to consistently handle normal color vision, anomalous trichromacy, and dichromacy in a unified way. The proposed model was validated through an experimental evaluation involving groups of color vision deficient individuals and normal color vision ones. This model can provide insights and feedback on how to improve visualization experiences for individuals with CVD. It also provides a framework for testing hypotheses about some aspects of the retinal photoreceptors in color vision deficient individuals. This thesis also presents an automatic image-recoloring technique for enhancing color contrast for dichromats whose computational cost varies linearly with the number of input pixels. This approach can be efficiently implemented on GPUs, and for typical image sizes it is up to two orders of magnitude faster than the current state-of-the-art technique. Unlike previous approaches, the proposed technique preserves temporal coherence and, therefore, is suitable for video recoloring. This thesis demonstrates the effectiveness of the proposed technique by integrating it into a visualization system and showing, for the first time, real-time high-quality recolored visualizations for dichromats.

As Deficiências na Percepção de Cores (DPC) afetam aproximadamente 200 milhões de pessoas em todo o mundo, comprometendo suas habilidades para efetivamente realizar tarefas relacionadas com cores e com visualização. Isto impacta significantemente os âmbitos pessoais e profissionais de suas vidas. Este trabalho apresenta um modelo baseado na fisiologia para simulação da percepção de cores. Além de modelar visão de cores normal, ele também compreende os tipos mais predominantes de deficiências na visão de cores (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomalia e deuteranomalia), cujas causas são hereditárias. Juntos estes representam aproximadamente 99.96% de todos os casos de DPC. Para modelar a percepção de cores da visão humana, este modelo é baseado na teoria dos estágios e é derivado de dados reportados em estudos eletrofisiológicos. Ele é o primeiro modelo a consistentemente tratar visão de cores normal, tricromacia anômala e dicromacia de modo unificados. Seus resultados foram validados por avaliações experimentais envolvendo grupos de indivíduos com deficiência na percepção de cores e outros com visão de cores normal. Além disso, ele pode proporcionar a melhor compreensão e um feedback sobre como aperfeiçoar as experiências de visualização por indivíduos com DPC. Ele também proporciona um framework para se testar hipóteses sobre alguns aspectos acerca das células fotoreceptoras na retina de indivíduos com deficiência na percepção de cores. Este trabalho também apresenta uma técnica automática de recoloração de imagens que visa realçar o contraste de cores para indivíduos dicromatas com custo computacional variando linearmente com o número de pixels. O algoritmo proposto pode ser eficientemente implementado em GPUs, e para imagens com tamanhos tipicos ele apresenta performance de até duas ordens de magnitude mais rápida do que as técnicas estado da arte atuais. Ao contrário das abordagens anteriores, a técnica proposta preserva coerência temporal e, portanto, é adequado para recoloração de vídeos. Este trabalho demonstra a efetividade da técnica proposta ao integrá-la a um sistema de visualização e apresentando, pela primeira vez, cenas de visualização recoloridas para dicromatas em tempo-real e com alta qualidade. / Color vision deficiency (CVD) affects approximately 200 million people worldwide, compromising the ability of these individuals to effectively perform color and visualizationrelated tasks. This has a significant impact on their private and professional lives. This thesis presents a physiologically-based model for simulating color perception. Besides modeling normal color vision, it also accounts for the hereditary and most prevalent cases of color vision deficiency (i.e., protanopia, deuteranopia, protanomaly, and deuteranomaly), which together account for approximately 99.96% of all CVD cases. This model is based on the stage theory of human color vision and is derived from data reported in electrophysiological studies. It is the first model to consistently handle normal color vision, anomalous trichromacy, and dichromacy in a unified way. The proposed model was validated through an experimental evaluation involving groups of color vision deficient individuals and normal color vision ones. This model can provide insights and feedback on how to improve visualization experiences for individuals with CVD. It also provides a framework for testing hypotheses about some aspects of the retinal photoreceptors in color vision deficient individuals. This thesis also presents an automatic image-recoloring technique for enhancing color contrast for dichromats whose computational cost varies linearly with the number of input pixels. This approach can be efficiently implemented on GPUs, and for typical image sizes it is up to two orders of magnitude faster than the current state-of-the-art technique. Unlike previous approaches, the proposed technique preserves temporal coherence and, therefore, is suitable for video recoloring. This thesis demonstrates the effectiveness of the proposed technique by integrating it into a visualization system and showing, for the first time, real-time high-quality recolored visualizations for dichromats.

After over a decade of its discovery, the Electroretinogram (ERG) still remains the objective tool that is conventionally used in assessment of retinal function in health and disease. Although there is ongoing research in developing ERG- recording techniques, interpretation and clinical applications, there is still a limited understanding on how each photoreceptor class contribute to the ERG waveform and their role and/or susceptibilities in various retinal diseases still remains unclear. Another limitation with currently used conventional testing protocols in a clinical setting is the requirement of an adaptation period which is time-consuming. Furthermore, the ERG responses derived in this manner are recorded under different stimulus conditions, thus, making comparison of these signals difficult. To address these issues and develop a new testing method, we employed silent substitution paradigm in obtaining cone- and rod- isolating ERGs using sine- and square- wave temporal profiles. The ERGs achieved in this manner were shown to be photoreceptor-selective. Furthermore, these responses did not only provide the functional index of photoreceptors but their contributions to their successive postreceptoral pathways. We believe that the substitution stimuli used in this thesis could be a valuable tool in functional assessment of individual photoreceptor classes in normal and pathological conditions. Furthermore, we speculate that this method of cone/rod activity isolation could possibly be used in developing faster and efficient photoreceptor-selective testing protocols without the need of adaptation. / Bradford School of Optometry and Vision Sciences