计算一系列值的 RGB 值以创建热图

Question

我正在尝试用python创建热图。为此，我必须为可能值范围内的每个值指定一个RGB值。我想把颜色从蓝色（最小值）改为绿色（最大值）。

下面的图片示例解释了我对颜色组成的看法：我们有一个范围，从1（纯蓝色）到3（纯红色），2介于两者之间，类似于绿色。

我阅读了关于线性插值的内容，并编写了一个函数（或多或少）来处理在最小值和最大值之间的某个值的计算，并返回一个RGB元组。它使用if和elifconditions（这不会让我完全满意）：

def convert_to_rgb(minimum, maximum, value):
    minimum, maximum = float(minimum), float(maximum)    
    halfmax = (minimum + maximum) / 2
    if minimum <= value <= halfmax:
        r = 0
        g = int( 255./(halfmax - minimum) * (value - minimum))
        b = int( 255. + -255./(halfmax - minimum)  * (value - minimum))
        return (r,g,b)    
    elif halfmax < value <= maximum:
        r = int( 255./(maximum - halfmax) * (value - halfmax))
        g = int( 255. + -255./(maximum - halfmax)  * (value - halfmax))
        b = 0
        return (r,g,b)

然而，我想知道是否可以在不使用if条件的情况下为每个颜色值编写函数。有人有主意吗？非常感谢！

Answer 1

您通常可以将带有索引的if消除为两个值的数组。Python缺少三元条件运算符，但这种方法有效：

r = [red_curve_1, red_curve_2][value>=halfmax]
g = [green_curve_1, green_curve_2][value>=halfmax]
b = [blue_curve_1, blue_curve_2][value>=halfmax]

将*_curve_1和*_curve_2表达式分别替换为中点左右的常数或斜率或曲线。

我将把这些替换留给您，但例如：

• red_curve_1和blue_curve_2简约 0
• green_curve_1为 255*（最小值）/（最小值半数）
• 等。

Answer 2

这里有另一种方法，虽然不尽可能短，但更通用，因为它还没有针对您的特定颜色集进行硬编码。这意味着它还可以用于在任意颜色的可变大小调色板上线性插值指定范围的值。

还要注意，颜色可能已经被内插在其他色彩空间中，从而产生比其他色彩空间更令人愉悦的结果。从我提交的两个不同的答案中可以看出这一点，这两个答案都与一个名为范围的相关问题有关

import sys
EPSILON = sys.float_info.epsilon  # Smallest possible difference.

def convert_to_rgb(minval, maxval, val, colors):
    # `colors` is a series of RGB colors delineating a series of
    # adjacent linear color gradients between each pair.

    # Determine where the given value falls proportionality within
    # the range from minval->maxval and scale that fractional value
    # by the total number in the `colors` palette.
    i_f = float(val-minval) / float(maxval-minval) * (len(colors)-1)

    # Determine the lower index of the pair of color indices this
    # value corresponds and its fractional distance between the lower
    # and the upper colors.
    i, f = int(i_f // 1), i_f % 1  # Split into whole & fractional parts.

    # Does it fall exactly on one of the color points?
    if f < EPSILON:
        return colors[i]
    else: # Return a color linearly interpolated in the range between it and 
          # the following one.
        (r1, g1, b1), (r2, g2, b2) = colors[i], colors[i+1]
        return int(r1 + f*(r2-r1)), int(g1 + f*(g2-g1)), int(b1 + f*(b2-b1))

if __name__ == '__main__':
    minval, maxval = 1, 3
    steps = 10
    delta = float(maxval-minval) / steps
    colors = [(0, 0, 255), (0, 255, 0), (255, 0, 0)]  # [BLUE, GREEN, RED]
    print('  Val       R    G    B')
    for i in range(steps+1):
        val = minval + i*delta
        r, g, b = convert_to_rgb(minval, maxval, val, colors)
        print('{:.3f} -> ({:3d}, {:3d}, {:3d})'.format(val, r, g, b))

数字输出：

  Val       R    G    B
1.000 -> (  0,   0, 255)
1.200 -> (  0,  50, 204)
1.400 -> (  0, 101, 153)
1.600 -> (  0, 153, 101)
1.800 -> (  0, 204,  50)
2.000 -> (  0, 255,   0)
2.200 -> ( 51, 203,   0)
2.400 -> (102, 152,   0)
2.600 -> (153, 101,   0)
2.800 -> (203,  51,   0)
3.000 -> (255,   0,   0)

这是可视化为水平渐变的输出：

Answer 3

def rgb(minimum, maximum, value):
    minimum, maximum = float(minimum), float(maximum)
    ratio = 2 * (value-minimum) / (maximum - minimum)
    b = int(max(0, 255*(1 - ratio)))
    r = int(max(0, 255*(ratio - 1)))
    g = 255 - b - r
    return r, g, b