chart.js繪制熱力圖

最近玩了玩圖表的熱力圖滚秩,因?yàn)楣居型孪胱鰺o(wú)線設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度可視化,在不同頻段(x 軸: MHz)的信號(hào)強(qiáng)度 ( y軸: dbm)本身就是一個(gè)兩維的數(shù)據(jù)榕吼,加上隨著時(shí)間的信號(hào)強(qiáng)度變化您朽,在二維空間中會(huì)累加出熱區(qū)效果,我們可以計(jì)算出熱力值作為第三維數(shù)據(jù)仍源。

剛開始,信號(hào)強(qiáng)度密集的區(qū)域不是很明顯
隨著時(shí)間推移舔涎,可以看出信號(hào)強(qiáng)度集中在40-60dbm 的部分

思路

利用chart.js 我們可以完成基本的坐標(biāo)軸和信號(hào)強(qiáng)度線條的繪制笼踩,但是熱力圖是chart.js 本身不支持的,所以需要二次開發(fā)亡嫌。
熱力圖實(shí)質(zhì)上可以認(rèn)為是點(diǎn)密度圖嚎于,就是數(shù)據(jù)點(diǎn)在空間中的密集程度,越密集值越高挟冠。具體的算法可以根據(jù)自己的需求來(lái)定于购,但是主流的做法還是點(diǎn)密度。這種算法可以是截?cái)嗟?/strong>知染,也就是搜索半徑內(nèi)有多少數(shù)據(jù)點(diǎn)肋僧,就作為熱力值。也可以是隨著距離衰減的控淡,比如IDW嫌吠。

距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)對(duì)于當(dāng)前單元格的熱力值影響相對(duì)弱,這也是地理學(xué)第一定律的典型應(yīng)用掺炭。

static computeDensity(heatSets: any[], lineSets: number[], maxValueY: number) {
    if (!heatSets) {
      mat = this.genMat(matY, matX, 0);  // 初始化 Y*X 的矩陣
    } else {
      mat = heatSets;  // 上一次累加后的熱力值矩陣
    }
    // 
    for (let x = 0; x < matX; x += 1) {
      try {
        // 把當(dāng)前的信號(hào)強(qiáng)度點(diǎn)直接累加到原有的熱力值矩陣上辫诅,如果想要把信號(hào)的其他屬性作為權(quán)重,那么就把1 替換成當(dāng)前點(diǎn)的某屬性值
        mat[lineSets[x] - 1][x] += 1;
        this.addBuffer(mat, lineSets, x, radius);  // 搜索半徑為 radius, 對(duì)于當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)竹伸,我們要把ta 累加到附近的熱力矩陣單元格內(nèi)泥栖。
      }
    }
}

// 根據(jù)熱力矩陣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(最大最小值)來(lái)限定邊界顏色,從紅色漸變到背景色
static setColor(densityData: DensityData) { 
    // 使得每個(gè)熱力值都對(duì)應(yīng) 不同的漸變色勋篓。
}

性能

性能在實(shí)時(shí)性要求較高的熱力圖中很重要吧享,包括 heatmap.js 這種著名的熱力圖庫(kù)是具有很高性能的,因?yàn)閠a 直接在canvas 的渲染函數(shù)里面 putImageDate譬嚣, 利用漸變函數(shù)直接上色钢颂,性能是非常高的, 毫秒級(jí)別拜银。

而我最開始的熱力計(jì)算函數(shù)是很笨的殊鞭,遍歷整個(gè)矩陣(假如n * n)去搜索要計(jì)算熱力的數(shù)據(jù)點(diǎn)或者線的節(jié)點(diǎn)(m個(gè)點(diǎn)),復(fù)雜度很高尼桶,最多需要執(zhí)行 n * n * m 次累加函數(shù)操灿。 但是后來(lái)逆向思維了一下,直接遍歷數(shù)據(jù)點(diǎn)(m個(gè))泵督,最多再加上遍歷周邊半徑(rad)內(nèi)的單元格趾盐,至多執(zhí)行 m * rad 次累加函數(shù)。 這個(gè)復(fù)雜度大大降低小腊,性能提升不止10倍救鲤。最開始的gif圖中的例子,160 * 100 的矩陣秩冈,加上動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(160個(gè)節(jié)點(diǎn))本缠,熱力計(jì)算的耗時(shí)單次在10ms 以內(nèi)。

草圖

關(guān)于點(diǎn)密度的計(jì)算還是挺有趣的入问,后面整理后再把關(guān)鍵代碼放到Github 上丹锹。對(duì),就是那個(gè)已經(jīng)被微軟收購(gòu)的Github..

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