基于样本学习的专题地图自动设色方法研究

发布时间：2020-05-30 18:40

【摘要】：随着地理信息技术和计算机技术的不断发展与创新,人们获取地理数据更加便捷,无论是经验丰富的制图专家还是普通用户都可以参与地图制图,地图也从专业化逐渐走向大众化,大众制图时代来临。色彩作为地图的图解语言和制图过程中的重要影响因素,不仅能够表达定性定量的地理信息,更能够体现地图的艺术性和美学价值。有效的地图色彩有利于提升地图的视觉效果,提高地图的信息传递能力与内容负载量;反之,无效的地图色彩不仅影响着地图可观赏性更会传递错误的地理信息,因此色彩设计直接影响地图的可读性和可用性。当前已有许多制图学者与专家对地图设色展开研究并且取得了可观的成果,但是对于缺乏制图经验的新手和普通用户来说地图制图仍然是困难和复杂的,同时在制图过程中也存在自动化程度较低、效率不高等问题。地图颜色设计需要遵循许多原则,比如习惯用色原则,可辨识原则等,这些原则都是定性描述的,量化研究不够。其次当前地图颜色设计侧重单一型(质别型、级别型、两端型)配色方案的生成,混合型(两种及两种以上的单一类型配色方案组合)配色方案的自动生成方法研究较少。因此,本文基本地图样本学习对地图设色自动化方法展开研究,主要完成的研究内容和成果如下:(1)针对当前色彩定量研究没有顾及到人的满意度问题,本文分析了习惯用色等基本的用色规则,并分析了现有的一些量化研究,如直方图,核密度估计(Kernel Density Estimation,KDE)等方法,但是这些方法计算得到的颜色概率值(客观)与读者所选取颜色的满意度(主观)之间缺少相关性研究。因此在收集的地图样本基础之上,提出了将核密度估计与人的满意度联系起来的方法,实现色彩知识的量化并用以指导地图色彩设计。(2)针对当前配色方案的研究主要集中在单一型配色方案,而混合型配色方案研究较少的问题,本文分析了单一型和混合型配色方案后,结合当前地图色彩设计自动化程度和效率较低的现状,将人工蜂群算法(Artificial Bee Colony Al-gorithm,ABC)的特征与混合型配色方案的规则相结合,进行初始化、适应度定义以及进行局部和全局搜索用以构建混合型配色方案模型,并结合不同的配色需求对蜂群参数进行调整与定义,实现混合型配色方案设色的自动化。(3)进行了实验验证与可用性分析。以调查问卷的方式对生成的色带进行评价实验,采用了效率、正确率和满意度作为评价指标,并与权威专家或机构的配色方案进行对比。基于同样的读图任务,25位读图者对3组对比图进行地图读图实验,实验表明,在效率和和正确率方面,本文提出的方法生成的配色方案总体上不低于对比配色方案,部分对比实验的正确率和效率都高于对比配色方案。在满意度方面,参与对比的配色方案均获得了较高的满意度。通过显著性分析,3组实验的满意度显著性差异不明显,因此本文提出方法生成的配色方案总体上不差于对比配色方案,部分甚至优于对比配色方案。
【图文】：

相关图,流形,颜色设计,计算机图形学

ＳａｕＫ邋２０００）。Ｗａｎｇ等（２００６）假设相关图像的纹理分布在外观特征空间的一个逡逑非规则曲面（流形）上，提出外观流形（ａｐｐｅａｒａｎｃｅｍａｎｉｆｏｌｄ）的概念。Ｘｕｅｙ等逡逑（２００８）利用外观流形来生成图像在不同天气和光照条件下的外观（图１．２ａ）；逡逑Ｏ’Ｄｏｎｏｖａｎ等（２０１４）基于一个大规模的颜色数据集／调色板，首先使用从特征向逡逑量到潜在空间的学习变化来描述一个基于特征的模型，然后利用神经网络将该模逡逑型扩展到非线性变换，最后利用该模型对色彩主题的相似性进行测量，用于实现逡逑６邋？逡逑

流形,颜色,案例

色彩主题空间的可视化；Ｎｇｕｙｅｎ等（２０１５邋）在颜色样本的基础上实施流形学习，逡逑利用颜色流形来实施快速颜色选取，其实验表明：颜色流形同ＲＧＢ、ＣｌＥＬ＊ａ＊ｂ＊、逡逑ＨＳＢ等色空间相比，更有利于提高颜色编辑和颜色遍历的质量和效率（图１．２ｂ）：逡逑Ｍｅｌｌａｄｏ等（２０１７）提出一种用流形来约束颜色语义的方法；Ｐｈａｎ等（２０１８）在逡逑流形的基础上实施采样和插值，实现了差异化的颜色推荐（图１．２ｃ）。逡逑＿Ｔ｜ｆ逡逑（ａ）外观流形（Ｘｕｅｙ邋等，２００８）逦＾邋Ｒ邋＾邋ｆ逡逑Ｐ邋／ｙ邋＾逡逑ｍｍｗｕｕ逡逑（ｃ）流形插值（ＰｈａｎＵ0１８）逦（ｂ＞邋颜色流形（＂Ｎｇｕｙｅｉｉ＂？？，，２０１５＞逡逑图１．２典型的颜色流形生成案例逡逑综上所述，在地图设色交互式方面，主要侧重对交互工具和颜色流形生成的逡逑研宄。但是大多交互工具只提供己有的配色方案而未能更多的关注方案的本身，逡逑且当前国内外地图设色的交互化和智能化在指导用户地图设色过程中的有效性逡逑程度有限，随着大众制图的时代来临，地图制图需求也随之增多，越来越难以满逡逑足用户的制图需求。逡逑１．２．３基于自动化方法的地图设色研究逡逑当前有关地图设色自动化方法的研究可以从三个方面进行总结，分别是颜色逡逑转移、颜色优化和颜色推荐三个方面。颜色转移基于参考图像实现颜色自动转移逡逑需求
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P208;P285

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