3.2构建步骤

建立八叉树包含像素点位置查找、节点插入和颜色归并三步，假设我们最终需要从图片中提取出K个主题色，八叉树的建立过程将如下展开。

3.2.1像素点位置查找

将图片中的每个像素点视作一个节点，我们通过以下步骤寻找该节点在八叉树中的位置：

1. 二进制转换

对于每个像素的RGB值分别进行二进制转换，每个通道会得到一个8位的二进制数。

2. 通道粘合

接着将R、G、B三个通道的转换结果通道粘合，竖着提取每一位对应的粘合结果，这样就能得到8个二进制位置代码

3. 十进制转换

将位置代码进行10进制转换，可以获得一个最大为7的十进制位置代码。通过这个过程，我们能获取每个像素点的8个十进制位置代码。

3.2.2节点插入

根据3.2.1中得到的十进制位置代码，我们可将节点加入到八叉树中。

8个位置代码分别代表该节点在八叉树每一层中的位置，比如说这里的[4,6,6,6,7,4,4], 我们在第一层中找到第4个孩子节点；在第二层中，找到前述节点的第6个孩子节点；在第三层中，找到前述节点的第6个孩子节点……如此循环往复，我们可以将所有像素点的颜色加入八叉树。

3.2.3颜色归并

完成节点插入后，我们对得到的叶子节点进行归并合并，最后剩下的K个叶子节点就是我们提取出的颜色。该过程如下完成：

1. 深度优先遍历：

从根节点开始，使用深度优先搜索（DFS）方式递归地遍历八叉树，直到达到叶子节点。

2. 叶子节点合并：

在叶子节点的合并过程中，对于相邻的叶子节点，检查它们是否可以合并。判断是否可以合并的标准是该节点是否合并过。

3. 递归合并：

如果两个相邻的叶子节点可以合并，将它们合并成一个新的叶子节点。然后，继续递归向上合并其父节点，直到根节点。

3.3算法应用

我们可以利用八叉树算法提取得到的各画作子主题色、流派总主题色和画家自己的惯用色系，本节将分别介绍三种特征的提取流程。

3.3.1各画作子主题色提取

在这个过程中，我们对243幅作品画作的主题色进行了提取。

我们分别建立每幅画作的八叉树，将K值设置为10，利用主题色提取算法从中提取出每幅画作中最重要的十个颜色作为该画作的子主题色。

在这个过程中，我们得到了243×10个子主题色（可能有重复）。

3.3.2流派总主题色提取

对于3.3.1中提取到的243×10个子主题色，我们再次建立八叉树，最后得到印象派整个流派的122个总主题色。

3.3.3画家惯用色系提取

我们对每位画家画作中的子主题色分别建立八叉树，设置k值为8，最后得到每位画家的八个惯用颜色作为其惯用色系。

4. 描述性分析

完成对各画作子主题色，流派总主题色以及画家自己的惯用色系的提取后，我们可以利用这些信息对各派别惯用色系、大师的作画习惯进行了描述性分析。

4.1各子派别惯用颜色

查看每个子派别画作中涉及到的总主题色，我们可以得到各派别的惯用颜色，用这些惯用色系，我们可以进行流派色系的对比，画作风格替换。

4.2画家作画习惯分析

通过每位画家画作中的总主题色，主题色以及惯用色系，我们可以对他的作画习惯进行研究。

4.2.1颜色偏好研究

利用画作中的总主题色和惯用色系，我们从使用量和使用频次的角度对画家的颜色偏好进行研究。

通过统计每位大师所有作品中总主题色的像素点数，我们可以得到每位大师对总主题色的使用量情况。将颜色使用量最大的前三种颜色进行像素点数提取和占比计算，可以得到以下饼图，可看出莫奈的画作中深蓝色使用较多，新列克的画作中灰蓝色使用较多，深墨绿色在梵高的画作中使用较多。

对惯用色系中各颜色在大师画作中出现的次数进行了统计，该统计结果以堆叠柱状图的形式进行展示。

其中，每个柱子的高度代表总主题色的总频次，柱子内的颜色是大师的惯用色系，而其中每个颜色的高度则是大师对于这个颜色的使用频次。从中可以看出，印象派的大师们用的颜色其实还是有很多相近的地方的，同时，莫奈是三位画家中使用的颜色最为多变的。

此外，我们对频次前三的颜色占比进行了可视化，结果如下。可以看出，莫奈最常使用的颜色是灰绿色，西涅克最常使用的颜色是灰色，而梵高则最常使用深绿色。

4.2.2作画时间分布研究

同时，利用惯用色系，我们使用频次最高的颜色可以对其作画数量的时间序列进行了可视化，得到画家作品数量的分布图，可以看出梵高的作画速度显然高于其它两位大师，有一个很明显的井喷时间段。

4.2.3大师配色序列建立

除此之外，我们对每位大师在每一年利用的总主题色进行了可视化。其中横轴代表作画的年份，可以反应大师的作画历程；纵轴的高度代表该画家所有画作中出现过的总主题色数量,可以反应大师画作的色彩丰富程度；柱子的颜色利用该过程中涉及的总主题色表示，可以表现出该年大师的用色习惯。

莫奈作画过程中的使用到的色彩一直都比较丰富，我们找了睡莲这副代表作，查看该年对应柱子的颜色，可以在其中发现睡莲的棕粉色、水的蓝色和莲叶的绿色。

类似的，我们可以发现希涅克的用色数量则呈现趋于平缓的趋势，其代表作帆船画作中的青色和黑色都可以在该年的柱子颜色中找到

梵高使用到的色彩数量则在某一时期出现一个明显的上升趋势，其代表作橄榄树中的大量的绿色和棕色在该年的柱子颜色中也可以找到，这证实了八叉树对颜色的保真性。

进一步地看，梵高使用的色彩数量以1886年为界线，直接翻了倍。

这一个上升趋势其实适合梵高的风格转变过程的。他在1886年到1888年前去巴黎，受到浮世绘的影响，他作画的整个色系是从灰暗色调转变成了明快色调。这和配色序列是相符合的。因此我们也可以去利用这个配色序列对于画家的风格转换进行直观的展示。

5. 色彩应用

通过对主题色提取和描述性分析，我们进一步利用大师的配色方案进行实际应用。本节将分别介绍对画作分析结果在图片风格替换、穿搭配色、新媒体配色的应用案例，展望分析结果在其他应用场景的使用可能。

5.1图片风格替换

利用4.1得到的各派别惯用色系，我们可以实现图片的风格替换。

就比如说我拿到了左边这一副图画，我可以利用后印象派的调色盘将其调整为一个后印象派的风格。

整个过程是这样实现的,在获得原始图片之后，将其中的每个像素点的RGB值提取出来。

利用这个RGB值，我们可以计算该点对应颜色和后印象派内的总主题色内各颜色的距离。选择最近的颜色将其进行回填，就可以得到该调色盘下对应的图画。

根据这个过程，我们使用整个流派、后印象派、新印象派、后印象派内的总主题色对于原始图片进行了颜色风格的替换，结果展示如下。

5.2穿搭配色

随着人们审美要求的不断提升，大家对于穿搭也有了更高的要求，配色是穿搭过程中的重要一环。

比如说难度系数最高的撞色穿搭，我们都听过一句话叫做“红配绿丑嘟嘟”，红配绿搭配不好呢，就会产生下面这件衬衫这样的一种让人望而生畏的效果。

搭配得当的时候呢，也会像这套裙装，看起来比较和谐。

历史上，其实也有很多红配绿的高手，就比如说野兽派的代表人物马蒂斯，他的这幅经典画作使用最多的其实就是红色以及绿色。

我们调取了两件衣服和马蒂斯画作的RGB值，可以看出与经典画作主题色相近裙装是更好看的。因此我们认为，与经典画作主题色相近时，更容易搭配出协调的衣服。

基于这个假设，我们进行穿搭配色环的建立。

对于每幅画作，我们提取其中最重要的前两个主题色，将每种颜色作为节点；同时，每幅画作中最重要的两个主题色之间搭配起来比较和谐，因此可以认为它们之间存在连接，将这种连接作为边。通过这个过程可以得到了这样一个配色环：

在穿搭的过程中，我们可以从配色环中选择一个主色，再选择一些与之有连接的颜色作为辅色。利用主色和辅色进行服装的搭配。

就比如现在选择灰色作为穿搭主色，随机从与之有连接的颜色中挑选出了四个颜色作为辅色，我们就可以利用这5个颜色进行服装的搭配。

5.3新媒体配色

大师的配色方案还能服务于新媒体的不同应用场景。

对于每幅画作中使用到的子主题色，我们能进行不同的组合，不同的颜色组合可以适合不同的应用。

比如，在科研的过程中，对比度高、突出论述点是最为重要的。因此我们可以从作品的主题色中提取出对比度最高的几个颜色进行搭配。

而在ppt制作过程中，我们希望前后色调统一，因此我们可以从作品中原始配色中去寻找对比度较低的颜色组合。

画作中不同对比度的颜色组合可以通过以下方式获取：

对于每幅画作的十个子主题色，我们进行排列组合，获取其中所有五个颜色的组合。

接下来，计算每个组合内两两颜色的欧基里德距离，取平均值作为该组合的平均距离。由于这样得到的距离的含义是RGB值间的差距，因此可以衡量颜色之间的对比度。

通过寻找平均距离最大和最小的组合，我们可以得到对比度最高以及最低的颜色搭配。

对比度最高的组合可用于科研配色

对比度最低的组合可用于PPT制作

5.4其他应用场景

除了以上应用，我们还能将大师配色还能应用在绘画选色、产品涉及和装修配色方面。

6. 总结

本文通过八叉树算法提取大师画作的子主题色，在此基础上获取流派的总主题色和大师的惯用色系。通过这些信息，我们对各子派别惯用颜色、大师的作画习惯进行了描述性分析和研究；同时，在图像风格转换、穿搭配色、新媒体配色等应用场景中展示了这些信息在不同领域的实际价值和潜在价值。

狗熊会特别感谢为本案例提供宝贵素材和为案例重新整理加工提供帮助的小伙伴：中国人民大学统计学院的韩怡暄、郭惠敏、舒可欣、张蔚芳。

感谢来自厦门大学的高天辰同学对案例进行审查。

本案例为狗熊会精品案例库收录。狗熊会精品案例库为狗熊会核心商业产品，目前收录了超过100个案例，包括探索性数据分析、回归分析、机器学习、文本分析、时间序列分析等模块，涉及电商、金融、餐饮等行业。狠戳阅读原文，查看狗熊会精品案例库。狗熊会精品案例库面向机构收费授权开放，有意洽谈者，请加熊二微信clubear2详细沟通。

点击此处“阅读全文”查看更多内容 返回搜狐，查看更多