基于大數(shù)據(jù)的可視化工具探索男士襯衫的色彩分析

何婷　彭韌　唐雅琴等

摘要：為了讓設(shè)計(jì)師更快速的了解男士襯衫的顏色分布，也為了讓消費(fèi)者更直觀地看清男士襯衫的流行趨勢(shì)，文章利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建了一個(gè)可視化工具。利用該工具，用戶可以在1523張男士襯衫平鋪圖中了解到在近三年中男士襯衫的顏色分布，也可以感受到色調(diào)的分布與變化。文章介紹了該工具搭建的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義以及理論研究意義，并闡述了數(shù)據(jù)處理與搭建過程。旨在為服裝行業(yè)開辟一個(gè)直觀新穎的可視化工具。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 可視化工具 男士襯衫 圖像配準(zhǔn)算法 色彩分析

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2018）04-0012-03

引言

2015年五中全會(huì)“十三五”規(guī)劃將大數(shù)據(jù)作為國家戰(zhàn)略；2016年，大數(shù)據(jù)“十三五”規(guī)劃將出臺(tái)，其涉及的內(nèi)容包括：推動(dòng)大數(shù)據(jù)在工業(yè)研發(fā)、制造、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的應(yīng)用；支持服裝業(yè)利用大數(shù)據(jù)建立品牌、精準(zhǔn)營銷和定制服務(wù)等。可見，大數(shù)據(jù)如今從上而下滲透在方方面面。

服裝行業(yè)歷史悠久，積累的數(shù)據(jù)相當(dāng)可觀：每一個(gè)季度、每一個(gè)品牌、每一類素材、每一件類型的服裝……服裝行業(yè)累積的素材應(yīng)該是難以想象的。其特點(diǎn)完全符合IBM提出大數(shù)據(jù)的5v特點(diǎn)：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價(jià)值密度）、Veracity（真實(shí)性）。

在服裝行業(yè)，每隔幾年，復(fù)古流都會(huì)席卷而來。為何它們會(huì)多次出現(xiàn)；人們的時(shí)尚靈感來源是什么；以及復(fù)古流會(huì)是哪一類……這些大數(shù)據(jù)將會(huì)為其提供更為全方位、多層次、深感官的數(shù)據(jù)分析。傳統(tǒng)的可視化是點(diǎn)線的形式展示，本文結(jié)合服裝行業(yè)特色——以圖片作為基礎(chǔ)元素，將男士襯衫的色彩進(jìn)行可視化歸類，從而不僅給設(shè)計(jì)師提供良好的色彩分析視圖，也能讓普通消費(fèi)者一目了然近幾年的流行色趨勢(shì)。

（一）現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義

中國是消費(fèi)大國，同時(shí)也是勞動(dòng)密集型的服裝生產(chǎn)基地。進(jìn)入21世紀(jì)，世界的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)每年都在發(fā)生巨大變化，中國隨著經(jīng)濟(jì)的逐步強(qiáng)大，服裝行業(yè)需要做出行業(yè)轉(zhuǎn)變，樹立行業(yè)危機(jī)。隨著科技的發(fā)展以及交通的便利，國內(nèi)消費(fèi)者的審美也在不斷向國外看齊，理念逐漸成熟，服裝消費(fèi)不僅為了自我滿足，更是有著更高的心理需求。以及中國設(shè)計(jì)師在國際舞臺(tái)的嶄露頭角，中國設(shè)計(jì)師需要提前預(yù)測(cè)服裝流行趨勢(shì)。這些轉(zhuǎn)變都對(duì)服裝行業(yè)的信息反饋提出了更高的要求。價(jià)格是否合理和尺寸是否合適已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者的需求，他們更加關(guān)注面料、款式、色彩、搭配以及服裝細(xì)節(jié)。在設(shè)計(jì)服裝時(shí)，設(shè)計(jì)師除了需要關(guān)心面料的舒適和利潤銷售，更重要的是預(yù)測(cè)流行款式和流行色。傳統(tǒng)方式上，普通消費(fèi)者信息搜索普遍來源于綜合搜索網(wǎng)站，比如騰訊、百度、360以及搜狗等。專業(yè)人士會(huì)從專業(yè)的服裝網(wǎng)站，如：POP流行趨勢(shì)、蝶訊服裝網(wǎng)等，以及一些專業(yè)的服裝設(shè)計(jì)雜志。在自媒體的火爆引流下，用戶還可以在一類時(shí)尚博主的公眾號(hào)了解服裝信息。但，由于服裝行業(yè)信息量巨大，更新速度快，以及自媒體個(gè)人的“主觀審美”引導(dǎo)下，不論是設(shè)計(jì)師還是消費(fèi)者，若其對(duì)某一類服裝感興趣，想迅速獲得該服裝的有效信息，無論是綜合搜索網(wǎng)站還是專業(yè)服裝網(wǎng)站都無法快速清晰地實(shí)現(xiàn)用戶需求。這時(shí)，若有一個(gè)工具能夠快、準(zhǔn)、好地完成該搜索目的，對(duì)消費(fèi)者抑亦或設(shè)計(jì)師都是一件事半功倍的事。

本文的可視化工具即使為此而生。它在引用專業(yè)服裝網(wǎng)站豐富資源的基礎(chǔ)上，加上大數(shù)據(jù)優(yōu)化處理方式，將浩若星辰的圖片匯聚成可視化的“銀河”，讓用戶一目了然所需的信息。

（二）理論研究意義

不同于以往的可視化方式，該工具以圖片為基本元來展示?！巴ㄟ^可視化，我們把信息變成一道可用眼睛來探索的風(fēng)景線，一種信息地圖。當(dāng)你迷失在信息中，信息地圖非常使用?！敝赃x擇圖片，是因?yàn)樵诜b行業(yè)，基本信息均以圖片為基礎(chǔ)。除了效果圖和展示圖，還有搭配圖和街拍圖等。這使得服裝行業(yè)積累了大量圖片資源。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的日趨成熟，這類可視化工具也運(yùn)用得更加廣泛。本文將以男士襯衫為基本元進(jìn)行探究。

襯衫作為服裝行業(yè)基本且不可缺少的一類單品，其色彩款式、圖案、面料，每一個(gè)方面都會(huì)影響消費(fèi)者的購買欲。從女士的角度，襯衫會(huì)有各式各樣的選擇，影響其是否購買的原因也多種多樣。一些女士，會(huì)因?yàn)橐患r衫正在打折促銷而購買；也會(huì)因?yàn)橐患r衫是其喜歡的演員代言而購買；甚至?xí)驗(yàn)楫?dāng)時(shí)的心情好壞而購買。但，男士作為理性消費(fèi)者，其購買欲大多數(shù)會(huì)圍繞品牌、面料、色彩以及性價(jià)比來評(píng)估。

色彩讓我們的世界不再單調(diào)，充滿了活力，它在我們的生活中影響著各個(gè)方面：食物的色彩影響著人們的食欲，衣服的顏色展現(xiàn)一個(gè)人的氣質(zhì)，一座建筑物的色彩體現(xiàn)著它的價(jià)值所在，一輛車的色彩則體現(xiàn)它的美與安全。服飾是人類生活中的必需品，從古至今人類服飾由遮體保暖到現(xiàn)在的更注重美的存在，色彩又是映入眼簾中的第一印象，影響著人們的審美，色彩設(shè)計(jì)更是美的再創(chuàng)造。服裝色彩是服裝設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其鮮明、強(qiáng)烈的視覺沖擊力，給人以“先色奪人”的感覺。

對(duì)于設(shè)計(jì)師，精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)流行色會(huì)對(duì)服裝設(shè)計(jì)有重要意義；對(duì)于消費(fèi)者，了解了流行色，對(duì)其購買方向亦有很大幫助。所以分析色彩是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

一、可視化工具的搭建

（一）數(shù)據(jù)收集

為了準(zhǔn)確無誤地分析特征，男士襯衫的圖片來自專業(yè)服裝資源網(wǎng)站——蝶訊服裝網(wǎng)站。總共購買了5000張包括平鋪圖、模特兒展示圖以及街拍圖。根據(jù)實(shí)驗(yàn)特性，選擇平鋪圖進(jìn)行計(jì)算，共計(jì)1523張圖片，符合大數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

（二）數(shù)據(jù)預(yù)處理

1.HSV顏色空間

圖像或圖像區(qū)域所對(duì)應(yīng)景物的表面性質(zhì)這種全局特征，稱之為圖像的顏色特征。通常，顏色特征描述為基于像素點(diǎn)的特征，所有屬于圖像或者圖像區(qū)域的像素各自貢獻(xiàn)著。顏色特征一般有RGB、CMYK、HIS、HSV四種特征。其中RG B是加法原色模型、CMYK是減法原色模型、Hls是從人類的視覺系統(tǒng)出發(fā)描述色彩、HSV則從對(duì)色澤、明暗和色調(diào)的直觀特性來定義顏色。

通常，廣泛應(yīng)用于顏色特征提取的是HSV顏色空間。A.R.Smith在1978年提出了這種六角錐形體模型，它由色度（Hue），色飽和度（Saturation），亮度（Value）組成。在HSV顏色空間中，H表示圖像的色調(diào)，飽和度s表示顏色接近光譜色的程度，亮度V表示圖像的明亮程度，HSV顏色空間符合人類的視覺感知。眾所周知，顏色提供了圖像很多的視覺特征，人眼無法在同一時(shí)2.2.2 RG B與HSV的空間轉(zhuǎn)換

RGB模式：三維坐標(biāo)（如圖1）

灰度線是原點(diǎn)到白色頂點(diǎn)的中軸線，在灰度線上的點(diǎn)在r、g、b三個(gè)分量上的值相等，三個(gè)元素組成的向量可以表示強(qiáng)度。色彩、深淺、明暗變化由rgb理解。黃紫青ymc色定點(diǎn)與三個(gè)坐標(biāo)軸rgb最大分量頂點(diǎn)的連線表達(dá)色彩變化；原點(diǎn)和白色頂點(diǎn)的中軸線到cmy頂點(diǎn)和rgb頂點(diǎn)的距離可以表示深淺變化；明暗變化可以用中軸線的點(diǎn)的位置表示，越靠近原點(diǎn)越暗，越靠近白色頂點(diǎn)越亮。

HSV模式：倒錐形模型（如圖2）

HSV顏色空間可以用圓錐空間模型來描述，模型中的V軸對(duì)應(yīng)于RGB顏色空間中的主對(duì)角線。在圓錐頂面的圓周上的顏色，V=I，S>0為彩色。這種模型對(duì)應(yīng)于畫家配色的方法。H表示色彩，S表示深淺，當(dāng)S為零的時(shí)候，只有灰度；V指的是明暗，及色彩的明亮程度，不過，值得關(guān)注的是這種明暗程度與光強(qiáng)沒有直接關(guān)系。HSV模型是將RGB三維坐標(biāo)的中軸線扁化，因?yàn)樗贿x取了RGB的一個(gè)最大分量。而RGB可以反映光照強(qiáng)度，v=max（r，g，b）

由RGB到HSV的轉(zhuǎn)換：

設(shè)某個(gè)顏色在RGB空間中的值（r，g，b），其中r，g，b的取值區(qū)間為[0，1]，令max為r，g，b中的最大值，min為r，g，b中的最小值，設(shè)該顏色在對(duì)應(yīng)的HSV空間的值為（h，s，v），其中h的取值區(qū)間為[0，360]，s，v的取值區(qū)間為[0，1]，則轉(zhuǎn)換公式如下：

（三）HSV顏色空間量化

本文這個(gè)模型中顏色的參數(shù)分別是：色調(diào)（H），飽和度（S），明度（V）。

為了分辨出相似的一類顏色，本文參考文獻(xiàn)將HSV顏色空間量化為了72級(jí)，經(jīng)量化后的顏色空間能夠減少計(jì)算復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)中將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間，根據(jù)HSV顏色空間的屬性特征：H∈[0，360]，S∈[0，1]，V∈[0，1]，量化為72柄（bin）的過程如下：

按照人類的視覺分辨能力，將H分量非均勻量化為8級(jí)，S分量和V分量量化為3級(jí)，從而由公式可得一維特征矢量，再把3個(gè)顏色分量合成一個(gè)標(biāo)量：

P=QsQv H+QvS+V（4）

公式（4）中，QS，QV表示分量S，V被量化的級(jí)數(shù)，顯然QS=3，QV=3則公式（4）可以表示為：P=9H+3S+V（5）

從而使得H、S、V可以在由一個(gè)標(biāo)量表示。計(jì)算P可得到一個(gè)一維直方圖，其中P∈（0，71）。

（四）圖像特征提取

選用的男士襯衫平鋪圖背景幾乎都是純色，因此可以根據(jù)相鄰像素顏色變化來提取出該平鋪圖中襯衫的區(qū)域，接著計(jì)算出襯衫區(qū)域的H、S、V、P的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。

上圖中左邊為原始圖像；中間為提取出的襯衫區(qū)域，可以直觀地看出，襯衫顏色均被算入；右邊為襯衫區(qū)域所有像素的平均顏色，在RGB空間提取邊緣，然后轉(zhuǎn)化為HSV，計(jì)算出該區(qū)域的HSV平均值后，再轉(zhuǎn)化為RGB值顯示出來。

（五）圖像可視化

為了揭示襯衫顏色的分布，分別選擇顏色直方圖和環(huán)形圖進(jìn)行展示。其中，色調(diào)關(guān)系模型采用最簡單的顏色直方圖，用戶可以一目了然顏色分布多少。

色彩關(guān)系模型受到加州大學(xué)地亞哥分校的軟件研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室所研發(fā)的視覺化軟件Imageplot啟發(fā)，我們計(jì)算出每個(gè)襯衫圖片的H，S，V，P平均值。首先我們將平均P值作為直方圖的橫軸，縱軸則不同于傳統(tǒng)直方圖使用數(shù)值，而是直接將原始數(shù)據(jù)襯衫圖片堆積在其對(duì)應(yīng)的P值處。

環(huán)形圖則是根據(jù)襯衫圖片的平均H值與平均v值，將襯衫圖片定位于極坐標(biāo)系中Pola（ρ，θ），極點(diǎn)位于可視化面板中心。首先將平均H值縮放到區(qū)間[0，2π]，將平均V值縮放到縮放[0，1]，然后根據(jù)每個(gè)圖片縮放后的平均H，V值將其放置在極坐標(biāo)系中。這樣在同一個(gè)半徑的圓弧上，襯衫顏色的色調(diào)隨角度均勻變化，在同一個(gè)角度上襯衫明亮度隨半徑均勻變化。

為了彌補(bǔ)平均值P對(duì)襯衫細(xì)節(jié)的忽略，我們根據(jù)H的標(biāo)準(zhǔn)差畫，標(biāo)準(zhǔn)差越大說明圖片顏色越豐富，標(biāo)準(zhǔn)差越小顏色越單調(diào)。有左到右時(shí)色調(diào)方差逐漸增加，從下到上是飽和度逐漸增加。

二、實(shí)驗(yàn)分析

由顏色直方圖（如圖3）看可以看出，色調(diào)分布在48、49兩個(gè)顏色區(qū)間的襯衫明顯比其他區(qū)間的多。表明淺藍(lán)色和淺灰色的男士襯衫最多；深色系的則以深灰色和駝色為主。這兩條較為符合男士春夏和秋冬穿搭習(xí)慣。但無論季節(jié)如何，淺色系的男士襯衫都是最佳選擇。

由環(huán)形圖（如圖4）可以看出：聚集在210-270度的藍(lán)色系男士襯衫明顯多于其他色調(diào)，而且不管是淺色系還是深色系都較多，其中淺藍(lán)色亮度較高，分布較多。深色系中，墨綠色也擁有較多，屬于秋冬款。

由方差圖（如圖5）可見：男士襯衫飽和度普遍偏低，色調(diào)也偏向于簡單，不會(huì)過于豐富；

當(dāng)然，男士襯衫還會(huì)受季節(jié)、年齡、地域甚至人文文化的影響。但，總體來看男士襯衫在顏色選擇上絕大多數(shù)還是容易搭配和接受的淺色系為主。

三、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)結(jié)合了服裝行業(yè)的特點(diǎn)，在以大量圖片為素材，用可視化的方式展現(xiàn)了男士襯衫的顏色分布；不同于傳統(tǒng)可視化方式，以圖片為基本元展示數(shù)據(jù)，在獲取統(tǒng)計(jì)信息的同時(shí)，可以更加直觀地看到原始數(shù)據(jù)的分布。缺點(diǎn)是提取襯衫的平均值，會(huì)忽視多種色彩搭配的特點(diǎn)，因此對(duì)于襯衫圖片特征的提取還需要做進(jìn)一步的創(chuàng)新與優(yōu)化。以及現(xiàn)有的街拍圖由于顏色復(fù)雜難以提取到襯衫顏色，故對(duì)于服裝搭配上仍然需要更多的實(shí)驗(yàn)幫助。

總結(jié)

人們?yōu)榱双@取有目的的信息從而進(jìn)行搜索，該搜索的產(chǎn)品屬性通常具有不確定性、復(fù)雜性-s-。不同的搜索引擎有著不同的排列順序，這類不同的排序都會(huì)影響用戶獲取信息的結(jié)果。因此建立可視化工具對(duì)于有效的信息篩選有著重要意義。不論是設(shè)計(jì)師還是消費(fèi)者一目了然今年的色彩分布，可以為其提供有效的信息反饋，而不是凌亂的碎片化瀏覽信息十分必要。

在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，色彩的運(yùn)用具有“畫龍點(diǎn)睛”的意義。法國人有一句經(jīng)商諺語：即使是水果蔬菜，也要像一幅靜物寫生畫那樣藝術(shù)地排列，因?yàn)樯唐返拿栏心芰闷痤櫩偷馁徺I欲望。視覺營銷也被銷售行業(yè)視為重中之重。而在視覺中，色彩往往是引起人們對(duì)事物的第一感知翻反應(yīng)?！皬纳书_始著眼于服裝設(shè)計(jì)，這是一個(gè)從局部到整體的概念”。古語有言“遠(yuǎn)看顏色近看花”，即一個(gè)物體首先映入眼簾的是色彩要素。色彩是服裝的設(shè)計(jì)不可忽略的一部分。首先，色彩可以傳遞著裝者的心情和個(gè)性；其次，它會(huì)受季節(jié)影響，春夏以淺色為主，秋冬以深色為主等；最后，色彩對(duì)服裝搭配也是至關(guān)重要。一套服裝，色彩搭配好了也就成功了一半。因此掌握色彩的趨勢(shì)研究既是設(shè)計(jì)師所要預(yù)測(cè)的，也是消費(fèi)者想要了解的信息。