自适应颜色映射及其在空洞演化可视化中的应用

发布时间：2021-04-10 05:30

　　为了提升材料空洞演化的可视化效果,提出一种基于数据特征的自适应颜色映射方法。首先,在CIELAB颜色空间中选取若干控制点,形成初始颜色路径;然后,考虑数据特征值占比,根据色差均匀、亮度一致性等约束条件来优化控制点的位置,调整颜色路径,以满足控制点自适应跟随数据的要求;最后,通过均衡化算法来重映射感知差异总和的分布,优化颜色映射的感知均匀性来形成最终颜色映射图。实验结果表明,与以往仅考虑颜色空间、忽略数据多样性的传统颜色映射方法相比,所提方法充分考虑颜色配比、控制点个数、自适应因素,提升了可视化结果的特征可辨识性,并且保证了空洞演化可视化结果的感知均匀性,提高了可视化结果的准确性,缩减了观测有效信息所需时长。 

【文章来源】：计算机应用. 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

感知均匀的评估结果

明确区域分布是用户分析空洞形成原因的必要条件。空洞演化区域有基体域、基体-空洞扩散域、空洞域，其中扩散区域根据数据特征值（基体-空洞转换临界值）被细分为基体-基体临界域、基体-空洞过渡域、空洞-空洞临界域。面对多个区域，为每一个区域匹配唯一的颜色序列段，以区分其他区域，是明确区域分布的理想方法。一个颜色序列段由控制点间多个颜色值组成，控制点数量决定颜色序列段个数[6]。然而，传统颜色映射工作追求普适性，弱化了应用领域的特殊性，无法将生成的颜色序列段与空洞演化中包含的区域相匹配[7]。一方面，传统颜色映射工作中，控制点个数的选择缺乏依据。例如，图1(a）中扩散域内可辨别的区域总量（5个）多于实际扩散域内包含的区域个数（3个）。控制点个数多于实际所需，使得可视化结果中产生虚假区域分布。另一方面，由于控制点位置固定，传统颜色映射方法较难适应空洞演化可视化的多样性要求。空洞演化可视化多样性是不同临界值下，空洞形貌、区域分布的多样性。控制点位置固定，导致构成的颜色路径具有唯一性，与多样性存在矛盾。保持空洞演化全空间频率特征的感知均匀，能够避免区域边界被模糊，同时有效防止各区域内部出现异常颜色特征。空洞演化的全空间频率特征由两部分构成，分别是数据平稳过渡的低空间频率特征和数据突变的高空间频率特征。感知均匀指的是颜色空间中两种颜色的欧氏距离与人类对颜色的感知差异一致[8]。传统颜色映射方法基于不同的颜色空间，仅能保证部分空间频率特征的感知均匀。例如，基于RGB(Red,Green,Blue）颜色空间的颜色映射方法，因所属颜色空间中某段颜色路径欧氏距离远小于实际色差，导致低空间频率特征的感知不均匀，从而造成该特征域内出现局部高对比度，呈现异常颜色特征[9]（如图1(a））；基于CIELAB颜色空间的颜色映射方法，因所属颜色空间中某段颜色路径欧氏距离远大于实际色差，导致高空间频率特征的感知不均匀[10]，易在该特征域内形成局部低对比度，从而模糊区域边界[11]（如图1(b））。文献[12]通过研究空间频率对颜色差异的影响，提出亮度是控制高空间频率下感知均匀的关键因素。因此本文引入亮度一致性，结合CIELAB空间，较好地保证了全空间频率的感知均匀。

本文以两相空洞演化模型为例，按图2(b）相场变量与x的曲线关系，选取?作为相场变量，区分基体相和空洞相。图1即为使用相场法建立的演化模型的可视化结果。2 自适应颜色映射

【参考文献】：
期刊论文
[1]核燃料裂变气体辐照肿胀的相场模拟与分析[J]. 丁雪健,黄灏,霍永忠.  力学季刊. 2015(04)
[2]直拉硅单晶中双空洞长大动力学的相场模拟[J]. 关小军,王进,张向宇,曾庆凯.  人工晶体学报. 2015(05)



本文编号：3129052