[发明专利]一种基于图像聚类的数据可视化配色的提取方法

说明书

本发明公开了一种基于图像聚类的数据可视化配色的提取方法，包括：输入视频或图片；通过可调大小的滑动窗口分割视频，得到多个镜头视频帧；通过颜色直方图帧差法和聚类算法，提取分割后各个镜头视频帧的一个或多个关键帧；逐个对提取到的关键帧图片内像素的HSV色彩值进行聚类，得到每张关键帧图片的配色方案；或者，对输入的图片内像素的HSV色彩值进行聚类，得到图片的配色方案；输出配色方案，将当前配色方案应用于数据可视化配色。本发明的时间复杂度低，可以用于图片提取配色或者视频提取配色，基于视频配色实际上提供了一种随着视频播放时序变化的配色方法，将配色方案逆向填充到原始图片验证了色彩提取与原图主观的近似一致性。

技术领域

本发明涉及视频内容的图像处理技术领域，涉及一种基于图像聚类的数据可视化配色的提取方法，具体涉及一种基于图像聚类从视频色彩中提取用于数据可视化配色的方法。

背景技术

在设计数据图表的时候，颜色是组成整个图表外观最为重要的元素，选用正确合理的颜色可以让图表现得更加专业、美观；同时，在数据可视化所涉及的所有视觉通道中，色彩作为视觉第一感知因素，对数据进行的视觉编码和传达是最有效的。

数据可视化的配色对程序员来说一直是一个挑战，由于绝大部分的数据可视化程序员为理工科背景，缺乏设计思维和色彩搭配的基本素养。程序员更多依赖随机数色彩、D3.JS提供的配色方案、Echarts提供的配色方案来设计可视化作品。然而在色彩上，各家的可视化界面显得非常单调沉闷，几乎从配色上可直接能判断使用的是哪种可视化API。

尽管目前可用的数据可视化API很多，但在可视化领域使用最广泛的是GitHub上最流行D3.JS可视化库和国内百度提供的Echarts可视化库。

D3.JS的Ver3.0版本提供了能输出一组10种色彩，三组20种色彩的配色，如果可视化的独立元素SVG的图形元素个数超过选用的配色方案中色彩值的个数时，它采用取模的方式选择色彩，即当选用10个色彩的配色方案时，第1个图形元素和第11个图形元素色彩相同。

百度Echarts可视化API根据美学因素、色彩搭配、直观映射、隐喻和视觉通道等设计了配色方案，Echarts提供了易用的配置型可视化程序实现方法，提供的配色主观感觉稍有压抑，清新系的配色主观感觉冰冷浅薄。对于程序员来说，另外一种可选的配色方案是随机数生成的色彩值，这种配色变化多，可以不受色板的色彩个数限制，即色彩不重复，但没有配色的设计感，实属一种无奈的选择。Echarts虽然在官网提供了三种主题切换，但是只给出了一组默认颜色值，其余的两种并没有给出具体的颜色值，只是提供参考，并且Echarts默认对图表的颜色填充仅支持在不同的数据series之间区别，同一个series内的元素默认会设成一个颜色，也就是说假如我们绘制一个数据写在同一个series内的柱形图，Echarts默认会把他们设置成同一个颜色。如果需要对每一个矩形定制颜色就得自己修改option内的代码并给出具体的颜色集。

此外，程序员一般为了变化经常使用随机数配色，这种配色的特点是色彩一般不重复，但是色系搭配完全随机，生硬简单，不具有审美传达。

许多影视剧画面的色彩会带给人舒适、和谐的感受，辅助影视作品的主题表现，原因在于这种配色是经过艺术设计和配色师调色修饰的，典型的色彩设计影视作品如张一白的电影《从你的全世界路过》、张艺谋水墨风格电影《影》、于正的电视剧《延禧攻略》，都展现了非凡的配色匠心设计。名画配色如梵高的《向日葵》系列、著名画家张大千的《花鸟集》系列、现代画家任重的《荷花》系列，设色超逸，创作者都是配色的高手；因此，借鉴各种影视视频、名画、摄影作品的色彩来为数据可视化作品配色，把艺术家精挑细选的配色通过算法提取，映射到可视化作品上解决配色的灵活性、多样性和艺术性问题，是本发明的基本设想。本发明实现用算法从视频中提取色彩，提供不依赖于专门的数据可视化配色师或美工师，能由程序员完成从视频到配色的过程，将其应用于数据可视化作品。图像作为视频的一种特例，通过像素级的聚类提取配色方案。以下以视频为例说明配色提取实现过程。

发明内容