[發明專利]一種基于圖像聚類的數據可視化配色的提取方法

在審

• 申請號: 202010784746.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111768469A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 李春芳;石民勇;李紀周;王楷翔;王丹煜
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: G06T11/40
• 分類號: G06T11/40;G06T7/90;G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 陳圣清

本發明公開了一種基于圖像聚類的數據可視化配色的提取方法，包括：輸入視頻或圖片；通過可調大小的滑動窗口分割視頻，得到多個鏡頭視頻幀；通過顏色直方圖幀差法和聚類算法，提取分割后各個鏡頭視頻幀的一個或多個關鍵幀；逐個對提取到的關鍵幀圖片內像素的HSV色彩值進行聚類，得到每張關鍵幀圖片的配色方案；或者，對輸入的圖片內像素的HSV色彩值進行聚類，得到圖片的配色方案；輸出配色方案，將當前配色方案應用于數據可視化配色。本發明的時間復雜度低，可以用于圖片提取配色或者視頻提取配色，基于視頻配色實際上提供了一種隨著視頻播放時序變化的配色方法，將配色方案逆向填充到原始圖片驗證了色彩提取與原圖主觀的近似一致性。

技術領域

本發明涉及視頻內容的圖像處理技術領域，涉及一種基于圖像聚類的數據可視化配色的提取方法，具體涉及一種基于圖像聚類從視頻色彩中提取用于數據可視化配色的方法。

背景技術

在設計數據圖表的時候，顏色是組成整個圖表外觀最為重要的元素，選用正確合理的顏色可以讓圖表現得更加專業、美觀；同時，在數據可視化所涉及的所有視覺通道中，色彩作為視覺第一感知因素，對數據進行的視覺編碼和傳達是最有效的。

數據可視化的配色對程序員來說一直是一個挑戰，由于絕大部分的數據可視化程序員為理工科背景，缺乏設計思維和色彩搭配的基本素養。程序員更多依賴隨機數色彩、D3.JS提供的配色方案、Echarts提供的配色方案來設計可視化作品。然而在色彩上，各家的可視化界面顯得非常單調沉悶，幾乎從配色上可直接能判斷使用的是哪種可視化API。

盡管目前可用的數據可視化API很多，但在可視化領域使用最廣泛的是GitHub上最流行D3.JS可視化庫和國內百度提供的Echarts可視化庫。

D3.JS的Ver3.0版本提供了能輸出一組10種色彩，三組20種色彩的配色，如果可視化的獨立元素SVG的圖形元素個數超過選用的配色方案中色彩值的個數時，它采用取模的方式選擇色彩，即當選用10個色彩的配色方案時，第1個圖形元素和第11個圖形元素色彩相同。

百度Echarts可視化API根據美學因素、色彩搭配、直觀映射、隱喻和視覺通道等設計了配色方案，Echarts提供了易用的配置型可視化程序實現方法，提供的配色主觀感覺稍有壓抑，清新系的配色主觀感覺冰冷淺薄。對于程序員來說，另外一種可選的配色方案是隨機數生成的色彩值，這種配色變化多，可以不受色板的色彩個數限制，即色彩不重復，但沒有配色的設計感，實屬一種無奈的選擇。Echarts雖然在官網提供了三種主題切換，但是只給出了一組默認顏色值，其余的兩種并沒有給出具體的顏色值，只是提供參考，并且Echarts默認對圖表的顏色填充僅支持在不同的數據series之間區別，同一個series內的元素默認會設成一個顏色，也就是說假如我們繪制一個數據寫在同一個series內的柱形圖，Echarts默認會把他們設置成同一個顏色。如果需要對每一個矩形定制顏色就得自己修改option內的代碼并給出具體的顏色集。

此外，程序員一般為了變化經常使用隨機數配色，這種配色的特點是色彩一般不重復，但是色系搭配完全隨機，生硬簡單，不具有審美傳達。

許多影視劇畫面的色彩會帶給人舒適、和諧的感受，輔助影視作品的主題表現，原因在于這種配色是經過藝術設計和配色師調色修飾的，典型的色彩設計影視作品如張一白的電影《從你的全世界路過》、張藝謀水墨風格電影《影》、于正的電視劇《延禧攻略》，都展現了非凡的配色匠心設計。名畫配色如梵高的《向日葵》系列、著名畫家張大千的《花鳥集》系列、現代畫家任重的《荷花》系列，設色超逸，創作者都是配色的高手；因此，借鑒各種影視視頻、名畫、攝影作品的色彩來為數據可視化作品配色，把藝術家精挑細選的配色通過算法提取，映射到可視化作品上解決配色的靈活性、多樣性和藝術性問題，是本發明的基本設想。本發明實現用算法從視頻中提取色彩，提供不依賴于專門的數據可視化配色師或美工師，能由程序員完成從視頻到配色的過程，將其應用于數據可視化作品。圖像作為視頻的一種特例，通過像素級的聚類提取配色方案。以下以視頻為例說明配色提取實現過程。

發明內容