一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1.通过调色板预置若干不同场景颜色；S2.颜色分级处理，通过颜色分级算法对颜色实现量化分级后进行应用；颜色分级处理包括进行颜色重建和颜色量化分级；S3.可视化系统根据数据变化使用调色板中对应的颜色进行可视化展示。在数据可视化系统的颜色应用上，本发明专利技术增加了颜色分级的处理逻辑，颜色分级处理包含了颜色重建和颜色量化分级两个步骤，通过一定的算法对颜色实现量化分级后进行应用，可以弥补无法通过颜色分级显示的缺点，而且可以针对不同等级的视觉效果计算出适合当前等级的最优颜色策略。优颜色策略。优颜色策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算机及网络通信
，特别涉及一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代信息技术的不断发展，数据的产生速度变得越来越快，大量的数据被搜集和存储。这些海量的数据必须通过系统的处理和分析，才能挖掘出其中蕴含的潜在价值。数据可视化借助图形化手段，利用各类图表进行复杂数据的可视化展示，可以清晰有效的传达与沟通信息，让数据的表达更加直观、易于理解，提高了数据沟通的效率。
[0003]当今世界已跨入了互联网大数据时代，大数据正深刻改变着人们的思维、生产和生活方式。而数据可视化已成为大数据时代不可或缺的重要手段和工具。数据可视化已经成了科学可视化领域与信息可视化领域的统一，涉及数据分析、图形学、可视化、设计学等多个专业领域。同时，大数据本身的新特点也对数据可视化提出了更为迫切的需求与更加严峻的挑战。
[0004]目前诞生了诸多的数据可视化系统，通过对大数据进行采集、清洗、分析，将数据可视化，给人以直观的视觉感受，而在可视化系统的构建中对于颜色的使用无疑是一个及其重要的手段，通过颜色的变化产生不同的视觉效果，也可以通过颜色来反应不同的异常情况，还有通过颜色来传达不同的信息，实现了所见即所得。
[0005]目前基于现有的各种数据可视化系统，虽然可以通过不同颜色产生各种视觉效果，给人以感知和判断，例如，在地图上通过不同的颜色区分不同的地形，股市中通过红色绿色区分股票的涨跌等等。但是在目前的可视化系统中，视觉效果相对固定，如图1所示，现有技术中的可视化系统颜色应用大多是设置为基础层和展示层，基础层为预置不同场景颜色的调色板，展示层使用调色板中的颜色，使得可视化系统发生视觉变化，常规的可视化系统在视觉的变化上，对于颜色的使用，一般是在需要产生视觉变化时根据当前场景选择不同预置颜色直接使用。例如，在空气质量可视化设备中，对于某一时刻的PM2.5浓度，可能设定小于10微克为正常值，大于20微克为预警值，大于30微克为告警值，不同的告警状态对于不同的可视化颜色表现，分别设定绿色、橙色、粉色、红色几种对应不同等级的颜色，在检测到相应浓度数值时根据不同等级的数值划分范围调配到相应的颜色显示。缺点在于视觉效果相对固定，颜色变化并不能根据策略提供量化分级效果，对于不同等级的视觉效果无法计算出适合当前等级的最优颜色策略。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于解决目前可视化系统展示视觉效果单调、不灵活，无法对同类视觉效果进行颜色分等级展示的缺点，提供一种能够获取最优颜色的计算方法，能够实现可视化颜色最优化策略，有效提高客户视觉体验。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方
法，所述方法包括以下步骤：S1.通过调色板预置若干不同场景颜色；S2.颜色重建，将可视化的每一个像素映射为调色板中最接近的一种颜色；S3.颜色量化分级，将实际数据集合内的数据通过量化计算得到量化分级后的颜色集合；S4.可视化系统根据数据变化使用量化分级后的颜色集合进行可视化展示，使得不同的数据通过策略计算生成对应的最优颜色。
[0008]进一步，重建算法思路为：对可视化部分中的每一个像素，遍历调色板，找出与其颜色相似度最高的颜色。
[0009]进一步，颜色相似度使用色差进行度量，在RGB颜色空间中，由于人眼对R、G、B分量的敏感度不同，所以通常使用加权平方和的平方根来表示色差，即对于两种颜色=(,, )和=(,, )，它们的色差为：如果不考虑权值，则两种颜色的色差对应于空间中两点间的距离，在权值取的情况下，得到：色差越小，则两种颜色相似度越高。
[0010]进一步，颜色重建过程中，使用散列表来保存已找出的颜色在调色板中的索引记录，初始化时将散列表中所有记录置为
‑
1，重建一个像素时，计算它的颜色散列值，作为散列表关键码值，直接从散列表中取出记录，如果不为
‑
1，则直接使用该记录替换像素的颜色值；如果为
‑
1，再进行查找，并将查找出的记录填入散列表。
[0011]进一步，颜色重建的流程在于：首先，读取可视化部分的像素的颜色值，并计算像素颜色的散列值；然后，从散列表中读出记录，判断记录是否为
‑
1；若记录为
‑
1，扩大颜色范围，从调色板中筛选出与扩大的颜色范围中所有颜色色差在第一阈值内的颜色，从筛选出的颜色中找出最接近的颜色，并将记录填入散列表；若记录不为
‑
1，则直接使用该记录替换像素的颜色值。
[0012]进一步，在RGB颜色空间中，每个分量使用8位二进制表示，范围为0
‑
255；以R、G、B分量分别为坐标轴，建立空间直角坐标系，将RGB颜色空间构建为一个边长为256的第一立方体，每一种颜色对应于这个第一立方体中的一个点；以色差不超过第二阈值的两种颜色为对角顶点，又可组成一个第二立方体，由于这两种颜色距离是第二立方体中的最大距离，所以所述第二立方体内的任意两个颜色的色差都不超过第二阈值；在查找某种颜色对应的调色板索引时，应该同时查找出与其色差不超过第二阈值的颜色组成的第二立方体中所有
颜色对应的调色板索引；对这个第二立方体中的所有颜色，都遍历一次调色板进行查找；进行颜色筛选，从中查找出色差最小的颜色，并保存记录。
[0013]进一步，为了减少内存开销，对于颜色散列值的计算，每一种颜色的R、G、B分量分别采用5：6：5的位截断方式进行预量化，分别保留R、G、B分量的最高5、6、5位，使得组合得到的散列值为16位，将散列值相同的颜色视为同一种颜色。
[0014]进一步，颜色筛选方法的流程如下：首先，遍历调色板，计算出调色板中所有颜色与第二立方体的最短距离，以及最长距离；再找出最长距离的最小值；然后将所有最短距离小于或等于该最小值的所有调色板颜色筛选出来；颜色筛选方法的具体计算方法如下：一种调色板颜色为=(, ,)，第二立方体两个对角顶点颜色分别为=(,, )和=(,, )，其中{<，<，<}，只考虑R分量的最短距离和最长距离，假设和的中点为：同理可计算出G、B分量的最短和最长距离，可以得出：首先遍历调色板，计算出调色板中所有颜色与第二立方体的最短和最长距离，找出所有最长距离中的最小值，然后筛选出那些最短距离小于或等于该值的调色板颜色，设这些颜色组成的集合为C(clrs)，目标颜色数为M，则有：由于min(dmax)对应的颜色与第二立方体的接近度满足设定范围，因此，那些最短距离小于或等于该值的颜色与第二立方体中的颜色同样也满足设定范围；对第二立方体中的每一种颜色，只需遍历C(clrs)，找出最接近的一种颜色，将颜色的颜色值填入散列表的对应位置。
[0015]进一步，颜色重建完成后，基于颜色重建结果和实际可视化数据进行颜色量化分级；首先确定实际数据集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1.通过调色板预置若干不同场景颜色；S2.颜色重建，将可视化的每一个像素映射为调色板中最接近的一种颜色；S3.颜色量化分级，将实际数据集合内的数据通过量化计算得到量化分级后的颜色集合；S4.可视化系统根据数据变化使用量化分级后的颜色集合进行可视化展示，使得不同的数据通过策略计算生成对应的最优颜色。2.根据权利要求1所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，颜色重建算法思路为：对可视化部分中的每一个像素，遍历调色板，找出与其颜色相似度最高的颜色。3.根据权利要求2所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，颜色相似度使用色差进行度量，在RGB颜色空间中，由于人眼对R、G、B分量的敏感度不同，所以通常使用加权平方和的平方根来表示色差，即对于两种颜色=(,,)和=(,,)，它们的色差为：如果不考虑权值，则两种颜色的色差对应于空间中两点间的距离，在权值取的情况下，得到：色差越小，则两种颜色相似度越高。4.根据权利要求1所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，颜色重建过程中，使用散列表来保存已找出的颜色在调色板中的索引记录，初始化时将散列表中所有记录置为
‑
1，重建一个像素时，计算它的颜色散列值，作为散列表关键码值，直接从散列表中取出记录，如果不为
‑
1，则直接使用该记录替换像素的颜色值；如果为
‑
1，再进行查找，并将查找出的记录填入散列表。5.根据权利要求4所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，颜色重建的流程在于：首先，读取可视化部分的像素的颜色，并计算像素颜色的散列值；然后，从散列表中读出记录，判断记录是否为
‑
1；若记录为
‑
1，扩大颜色范围，从调色板中筛选出与扩大的颜色范围中所有颜色色差在第一阈值内的颜色，从筛选出的颜色中找出最接近的颜色，并将记录填入散列表；若记录不为
‑
1，则直接使用该记录替换像素的颜色值。6.根据权利要求5所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染方法，其特征在于，
在RGB颜色空间中，每个分量使用8位二进制表示，范围为0
‑
255；以R、G、B分量分别为坐标轴，建立空间直角坐标系，将RGB颜色空间构建为一个边长为256的第一立方体，每一种颜色对应于这个第一立方体中的一个点；以色差不超过第二阈值的两种颜色为对角顶点，又可组成一个第二立方体，由于这两种颜色距离是第二立方体中的最大距离，所以所述第二立方体内的任意两个颜色的色差都不超过第二阈值；在查找某种颜色对应的调色板索引时，应该同时查找出与其色差不超过第二阈值的颜色组成的第二立方体中所有颜色对应的调色板索引；对这个第二立方体中的所有颜色，都遍历一次调色板进行查找；进行颜色筛选，从中查找出色差最小的颜色，并保存记录。7.根据权利要求6所述的基于数据可视化场景下的颜色分等级渲染...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，王毅，
申请(专利权)人：杭州比智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：