范围值为伪彩色

Question

我有一些浮点数(在Python中),范围从0到100.我想创建一个伪彩色图像,使颜色从绿色(对应于0)变为红色(100).这类似于matplotlib的pcolor.但是,我不想使用pcolor.

是否有像pseudocolorForValue(val,(minval,maxval))这样的函数,它返回对应于'val'的伪颜色值的RGB三元组？此外,此功能是否具有灵活性,可以选择是显示从绿色到红色还是从红色到绿色的颜色？

谢谢,尼克

Answer 1

您可以编写自己的函数,将值转换为0 ... 100 => 0 ... 120度,然后将该值用作HSV(或HLS)颜色空间中颜色的H(或角度).然后可以将其转换为RGB颜色以用于显示目的.当在这个颜色空间中计算线性解释的颜色时,它们通常看起来更好:这是HSV颜色空间的样子:

更新:

好消息,我惊喜地发现Python在其内置colorsys模块中具有色彩空间转换程序(它们实际上意味着"包括电池").有趣的是它创建了一个能够完成我所描述的相当简单的功能,如下图所示:

from colorsys import hsv_to_rgb

def pseudocolor(val, minval, maxval):
    """ Convert val in range minval..maxval to the range 0..120 degrees which
        correspond to the colors Red and Green in the HSV colorspace.
    """
    h = (float(val-minval) / (maxval-minval)) * 120

    # Convert hsv color (h,1,1) to its rgb equivalent.
    # Note: hsv_to_rgb() function expects h to be in the range 0..1 not 0..360
    r, g, b = hsv_to_rgb(h/360, 1., 1.)
    return r, g, b

if __name__ == '__main__':
    steps = 10

    print('val       R      G      B')
    for val in range(0, 100+steps, steps):
        print('{:3d} -> ({:.3f}, {:.3f}, {:.3f})'.format(
                                                val, *pseudocolor(val, 0, 100)))

输出:

val       R      G      B
  0 -> (1.000, 0.000, 0.000)
 10 -> (1.000, 0.200, 0.000)
 20 -> (1.000, 0.400, 0.000)
 30 -> (1.000, 0.600, 0.000)
 40 -> (1.000, 0.800, 0.000)
 50 -> (1.000, 1.000, 0.000)
 60 -> (0.800, 1.000, 0.000)
 70 -> (0.600, 1.000, 0.000)
 80 -> (0.400, 1.000, 0.000)
 90 -> (0.200, 1.000, 0.000)
100 -> (0.000, 1.000, 0.000)

这是一个显示其输出结果的示例:

我想你可能会发现颜色比我的其他答案更好.

归纳:

可以将此功能修改为更通用,因为它可以使用除了当前硬编码到其中的红色和绿色之外的颜色.

以下是如何做到这一点:

def pseudocolor(val, minval, maxval, start_hue, stop_hue):
    """ Convert val in range minval..maxval to the range start_hue..stop_hue
        degrees in the HSV colorspace.
    """
    h = (float(val-minval) / (maxval-minval)) * (stop_hue-start_hue) + start_hue

    # Convert hsv color (h,1,1) to its rgb equivalent.
    # Note: hsv_to_rgb() function expects h to be in the range 0..1 not 0..360
    r, g, b = hsv_to_rgb(h/360, 1., 1.)
    return r, g, b

if __name__ == '__main__':
    # angles of common colors in hsv colorspace
    RED, YELLOW, GREEN, CYAN, BLUE, MAGENTA = range(0, 360, 60)
    steps = 10

    print('val       R      G      B')
    for val in range(0, 100+steps, steps):
        print('{:3d} -> ({:.3f}, {:.3f}, {:.3f})'.format(
                val, *pseudocolor(val, 0, 100, YELLOW, BLUE)))

结果:

Answer 2

虽然不如在HLS或HSV颜色空间中插值H那么漂亮,但实现方法要简单得多,就是编写一个函数,将单个值映射成三个分量,对应于RGB中完全red (1,0,0)和完全绿色之间的线性插值颜色.(0,1,0)色彩空间.

这就是我的意思:

def pseudocolor(val, minval, maxval):
    """ Convert value in the range minval...maxval to a color between red
        and green.
    """
    f = float(val-minval) / (maxval-minval)
    r, g, b = 1-f, f, 0.
    return r, g, b

if __name__ == '__main__':
    steps = 10
    print('val       R      G      B')
    for val in xrange(0, 100+steps, steps):
        print('{:3d} -> ({:.3f}, {:.3f}, {:.3f})'.format(
                    val, *pseudocolor(val, 0, 100)))

输出:

val       R      G      B
  0 -> (1.000, 0.000, 0.000)
 10 -> (0.900, 0.100, 0.000)
 20 -> (0.800, 0.200, 0.000)
 30 -> (0.700, 0.300, 0.000)
 40 -> (0.600, 0.400, 0.000)
 50 -> (0.500, 0.500, 0.000)
 60 -> (0.400, 0.600, 0.000)
 70 -> (0.300, 0.700, 0.000)
 80 -> (0.200, 0.800, 0.000)
 90 -> (0.100, 0.900, 0.000)
100 -> (0.000, 1.000, 0.000)

您可以根据需要变换浮点r,g,b分量,例如0到255范围内的整数.

这是一个显示其输出结果的示例:

如果你想从绿色变为红色,只需反转函数中r和g的计算.无需太多额外工作,您可以概括该概念以允许任何两种给定颜色之间的线性插值.

这是如何做到的:

def pseudocolor(val, minval, maxval, startcolor, stopcolor):
    """ Convert value in the range minval...maxval to a color in the range
        startcolor to stopcolor. The colors passed and the the one returned are
        composed of a sequence of N component values.
    """
    f = float(val-minval) / (maxval-minval)
    return tuple(f*(b-a)+a for (a, b) in zip(startcolor, stopcolor))

if __name__ == '__main__':
    YELLOW, BLUE = (1, 1, 0), (0, 0, 1)
    steps = 10

    print('val       R      G      B')
    for val in range(0, 100+steps, steps):
        print('{:3d} -> ({:.3f}, {:.3f}, {:.3f})'.format(
                    val, *pseudocolor(val, 0, 100, YELLOW, BLUE)))

使用提供的颜色输出样本:

Answer 3

您可以直接访问matplolib 的内置颜色映射，这正是 pcolor 用于确定其颜色映射的内容。每个映射接受范围 [0, 1] 中的浮点数，并返回范围 [0, 1] 中的浮点数的 4 元素元组以及组件 (R, G, B, A)。以下是使用标准jet颜色图返回 RGBA 元组的函数示例：

from matplotlib import cm

def pseudocolor(val, minval, maxmal):
    # Scale val to be in the range [0, 1]
    val = (val - minval) / (maxval - minval)
    # Return RGBA tuple from jet colormap
    return cm.jet(val)

pseudocolor(20, 0, 100)
# Returns: (0.0, 0.3, 1.0, 1.0)

pseudocolor(80, 0, 100)
# Returns: (1.0, 0.4074, 0.0, 1.0)

这将映射到下图所示的颜色范围。

一个关于这种方法方便快捷的特点是，你可以方便地切换到任何一个matplotlib的colormaps通过改变cm.jet到cm.rainbow，cm.nipy_spectral，cm.Accent，等。