阅读 3746

你不知道的前端算法之热力图的实现

本文作者:TalkingData 可视化工程师李凤禄

编辑:Aresn

欢迎加入 QQ 群参与技术讨论:618308202

inMap 是一款基于 canvas 的大数据可视化库,专注于大数据方向点线面的可视化效果展示。目前支持散点、围栏、热力、网格、聚合等方式;致力于让大数据可视化变得简单易用。

GitHub 地址:github.com/TalkingData… (点个 Star 支持下作者吧!)

热力图这个名字听起来很高大上,其实等同于我们常说的密度图。

image

如图表示,红色区域表示分析要素的密度大,而蓝色区域表示分析要素的密度小。只要点密集,就会形成聚类区域。 看到这么炫的效果,是不是自己也很想实现一把?接下来手把手实现一个热力(带你装逼带你飞、 哈哈),郑重声明:下面代码片段均来自 inMap

准备数据

inMap 接收的是经纬度数据,需要把它映射到 canvas 的像素坐标,这就用到了墨卡托转换,墨卡托算法很复杂,以后我们会有单独的一篇文章来讲讲他的原理。经过转换,你得到的数据应该是这样的:

[
  {
    "lng": "116.395645",
    "lat": 39.929986,
    "count": 6,
    "pixel": { //像素坐标
      "x": 689,
      "y": 294
    }
  },
  {
    "lng": "121.487899",
    "lat": 31.249162,
    "count": 10,
    "pixel": { //像素坐标
      "x": 759,
      "y": 439
    }
  },
  ...
]
复制代码

好了,我们得到转换后的像素坐标数据(x、y),就可以做下面的事情了。

创建 canvas 渐变填充

创建一个由黑到白的渐变圆

let gradient = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, radius);
gradient.addColorStop(0, 'rgba(0,0,0,1)');
gradient.addColorStop(1, 'rgba(0,0,0,0)');
ctx.fillStyle = gradient;
ctx.arc(x, y, radius, 0, Math.PI * 2, true);
复制代码
  • createRadialGradient() 创建线性的渐变对象
  • addColorStop() 定义一个渐变的颜色带

效果如图:

image
那么问题就来了,如果每个数据权重值 count 不一样,我们该如何表示呢?

设置 globalAlpha

根据不同的count值设置不同的Alpha,假设最大的count的Alpha等于1,最小的count的Alpha为0,那么我根据count求出Alpha。

let alpha = (count - minValue) / (maxValue - minValue);
复制代码

然后我们代码如下:

drawPoint(x, y, radius, alpha) {
    let ctx = this.ctx;
    ctx.globalAlpha = alpha; //设置 Alpha 透明度
    ctx.beginPath();
    let gradient = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, radius);
    gradient.addColorStop(0, 'rgba(0,0,0,1)');
    gradient.addColorStop(1, 'rgba(0,0,0,0)');
    ctx.fillStyle = gradient;
    ctx.arc(x, y, radius, 0, Math.PI * 2, true);
    ctx.closePath();
    ctx.fill();
}
复制代码

效果跟上一个截图有很大区别,可以对比一下透明度的变化。

image
(这么黑乎乎的一团,跟热力差距好大啊)

image

重置 canvas 画布颜色

  • getImageData() 复制画布上指定矩形的像素数据
  • putImageData() 将图像数据放回画布:

getImageData()返回的数据格式如下:

{
  "data": {
    "0": 0,   //R
    "1": 128, //G
    "2": 0,   //B
    "3": 255, //Aplah
    "4": 0, //R
    "5": 128, //G
    "6": 0,  //B
    "7": 255, //Aplah
    "8": 0,
    "9": 128,
    "10": 0,
    "11": 255,
    "12": 0,
    "13": 128,
    "14": 0,
    "15": 255,
    "16": 0,
    "17": 128,
    "18": 0,
    "19": 255,
    "20": 0,
    "21": 128,
    "22": 0
    ...
复制代码

返回的数据是一维数组,每四个元素表示一个像素(rgba)值。

实现热力原理:读取每个像素的alpha值(透明度),做一个颜色映射。

代码如下:

let palette = this.getColorPaint(); //取色面板
let img = ctx.getImageData(0, 0, container.width, container.height);
    let imgData = img.data;
    let max_opacity = normal.maxOpacity * 255;
    let min_opacity = normal.minOpacity * 255;
    //权重区间
    let max_scope = (normal.maxScope > 1 ? 1 : normal.maxScope) * 255;
    let min_scope = (normal.minScope < 0 ? 0 : normal.minScope) * 255;
    let len = imgData.length;
    for (let i = 3; i < len; i += 4) {
        let alpha = imgData[i]; 
        let offset = alpha * 4;
        if (!offset) {
            continue;
        }
        //映射颜色
        imgData[i - 3] = palette[offset];
        imgData[i - 2] = palette[offset + 1];
        imgData[i - 1] = palette[offset + 2];

        // 范围区间
        if (imgData[i] > max_scope) {
            imgData[i] = 0;
        }
        if (imgData[i] < min_scope) {
            imgData[i] = 0;
        }

        // 透明度
        if (imgData[i] > max_opacity) {
            imgData[i] = max_opacity;
        }
        if (imgData[i] < min_opacity) {
            imgData[i] = min_opacity;
        }
    }
    //将设置后的像素数据放回画布
ctx.putImageData(img, 0, 0, 0, 0, container.width, container.height);
复制代码

创建颜色映射,一个好的颜色映射决定最终效果。 inMap 创建一个长256px的调色面板:

let paletteCanvas = document.createElement('canvas');
let paletteCtx = paletteCanvas.getContext('2d');
paletteCanvas.width = 256;
paletteCanvas.height = 1;
let gradient = paletteCtx.createLinearGradient(0, 0, 256, 1);
复制代码

inMap 默认颜色如下:

this.gradient = {
    0.25: 'rgb(0,0,255)',
    0.55: 'rgb(0,255,0)',
    0.85: 'yellow',
    1.0: 'rgb(255,0,0)'
};
复制代码

将gradient颜色设置到调色面板对象中

for (let key in gradient) {
    gradient.addColorStop(key, gradientConfig[key]);
}
复制代码

返回调色面板的像素点数据:

return paletteCtx.getImageData(0, 0, 256, 1).data;
复制代码

创建出来的调色面板效果图如下:(看起来像一个渐变颜色条)

image

最终我们实现的热力图如下:

image

下节预告

下一节,我们将重点介绍 inMap 文字避让算法的实现。

关注下面的标签,发现更多相似文章
评论

查看更多 >