关于热力图的实现原理:
一般可大致归纳为以下几个步骤:
- 为每个数据点设置一个从中心向外灰度渐变的圆;
- 利用灰度可以叠加的原理,计算每个像素点数据交叉叠加得到的灰度值;
- 根据每个像素计算得到的灰度值,在一条彩色色带中进行颜色映射,最后对图像进行着色,得到热力图。
当热力图基于前端技术的具体实现时,又可分为以下四个步骤,接下来为大家详细解析:
1.准备热力图数据格式
由于热力图使用场景一般为地图,所以,数据源需要提供经纬度作为位置信息,以及count作为数据点的权重值。具体数据格式示例如下:
2.在地图上填充数据
基于canvas绘制热力图时,热力图中每个数据点的半径大小会直接影响到热力图的展现效果,所以一般要结合使用地图的缩放级别以及数据精度来进行设置,本文示例默认设为15px。
通过上述步骤画出的点的样式如下图所示,是一个由内向外放射渐变的灰色圆:
所有点叠加在地图上的效果如下图所示:
3.叠加显示,权重(密度)算法
上面的绘制结果中,因为没有使用到权重值,所以每个数据点圆的中心点灰度值都是1,不能直接用于颜色映射,需要根据离散点缓冲区的叠加来确定热力分布密度。每一个热点都有一个位置和权重,权重越大,则该点越显著,也就代表其渐变的一个衰变因素,此时,我们需要根据不同的count设置出不同的alpha值。本文主要根据count最小值对应alpha0,最大值对应1的映射计算方式,求得每个数据点,从而绘制出alpha:
alpha = (point[2] - minCount) / (maxCount - minCount)
结合上一步骤,在canvas中完整的绘制方法如下:
具体绘制出的效果如下图所示,从实例图的对比中可以看出,一个好的权重映射方法对热力图的显示效果起到非常重要的作用。
4.颜色映射
根据画布上每个像素点累计得到的灰度值,可以从彩色映射色带中得到对应位置的颜色。
那么如何得到画布上每个像素点的信息呢?可以使用canvas提供的getImageData()方法,返回 ImageData 对象,该对象拷贝了画布指定矩形的像素数据。需要注意的是,ImageData对象中的每个像素,都包含RGBA四项信息:
根据canvas提供的putImageData()方法,可以将像素级的数据放回到画布中。
在热力图绘制过程中,利用这两个方法,可以从上一步骤绘制得到的热力图中获得每个像素点叠加得到的alpha通道的灰度值(0~255),再建立一条长度为256px的彩色色带,从中映射得到该像素点对应的颜色RGB值。
建立一条长度为256px彩虹条的过程如下图所示:
自定义颜色得到的彩色条示例:
从彩虹条中映射颜色的过程如下所示:
经过以上步骤,我们可以得到的热力图效果如下: