CN113610293A - 一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法与装置，属于城市色彩规划领域。一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法，包括：将城市街区的沿街建筑进行编号；获取所述沿街建筑的街景图片和建筑墙身基准色；将所述街景图片构建建筑立面实景图；提取所述建筑立面实景图的色彩信息，并根据所述色彩信息绘制色彩调和分析表；根据所述色彩调和分析表和美度分析公式计算建筑色彩调和美度值。

Description

一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法与装置
技术领域
本发明涉及城市色彩规划领域，具体涉及一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法与装置。
背景技术
在当今我国城镇化率持续上升，城市色彩问题凸显，数字化工具日趋完善的背景下，城市色彩规划的理论、方法完善与实践变得日益重要。其中，地段层级的城市色彩规划虽然已有较多成功实践，但缺乏基于色彩理论的定量研究，尤其在色彩现状评估方面存在标准不一、过于主观及难以比较的问题。
因此，需要一种客观、准确且统一的方法对街区建筑色彩进行评估。本方案基于穆恩和史班瑟色彩和谐度理论，结合智能化的分析工具，通过定量分析的手段对研究范围内建筑主色调进行色彩协调程度进行评价。本专利可以为旧城更新改造实践提供定量依据，提高城市街区建筑色彩改造的精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法与装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法，包括：
将城市街区的沿街建筑进行编号；获取所述沿街建筑的街景图片和建筑墙身基准色；将所述街景图片构建建筑沿街立面实景图；
提取所述建筑沿街立面实景图的色彩信息，并根据所述色彩信息绘制色彩调和分析表；根据所述色彩调和分析表和美度分析公式计算建筑色彩调和美度值，所述美度分析公式为：
M＝O/C；
式中：M代表美度值；O表示秩序因数；C表示复杂度因数；
满足M＝0.5或M＞0.5时，判定相邻的建筑墙身基调色之间的色彩和谐；满足M＜0.5时，判定相邻的建筑墙身基调色之间的色彩不和谐；
根据判定结果整改所述城市街区中色彩不和谐的建筑。
进一步地，所述沿街建筑的编号形式为A_B_C，A为所述城市街区的拼音首字母缩写；B为所述沿街建筑位于道路的方位；C为所述沿街建筑在所述城市街区的排列次序。
进一步地，所述建筑墙身基准色的获取包括以下步骤：
根据所述中国建筑色彩卡确定所述建筑墙身基准色，并将所述建筑墙身基准色以HSV属性值的方式表达。
进一步地，所述建筑立面实景图的构建包括以下步骤：
根据所述街景图片汲取建筑实体部分的图像；
对所述汲取的图像进行调色处理，使得所述汲取的图像中的建筑墙身基调色与调研结果中的HSV属性值对应；
将所述建筑实体部分和调色后的街景图像，按照建筑编号构建所述建筑沿街立面实景图。
进一步地，所述色彩信息包含所述沿街建筑的标准色、所述沿街建筑的总体HSV色彩分布散点图和色彩分布直方图。
进一步地，所述色彩调和分析表包括所述街区的相邻建筑墙身基调色之间的色彩HSV属性值和所述沿街建筑的标准色与每栋建筑间色彩HSV属性的差值；所述色彩调和分析表根据慕恩与史班瑟理论的色彩间隔进行分类。
进一步地，在所述美度分析公式中，所述秩序因数O根据所述街区的相邻建筑墙身基调色的颜色确定，包括以下步骤：
当相邻建筑墙身基调色均为无彩色时：O＝∑Og，式中Og表示的是仅限无彩色参与情况下的秩序因数；
当相邻建筑墙身基调色包含彩色时：O＝∑Oh+∑Oc+∑Oc，式中Oh为基于色相差异变化的秩序因数；Ov为基于明度差异变化的秩序因数；Oc为基于彩度差异而变化的秩序因数。
进一步地，所述复杂度因数C根据参与配色的建筑墙身基调色的数目确定，所述复杂度因数C的计算公式为：C＝Cm+Ch+Cv+Co；
式中：Cm为参与配色的色彩数目；参与配色的色彩两两成对，Ch为存在色相差的对数，Cv为存在明度差的对数，Co为存在彩度差的对数。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行以上任一所述的一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法。
一种城市街区色彩等级划分装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上任一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法。
本发明的有益效果：
本发明的方法为城市色彩规划的研究和实践提供一种科学理性的方法，依靠计算机算法的辅助判断，结果更为客观，提供了创新性的城市街区建筑色彩和谐度评估方法；该方法通过学科交叉，基于Matlab实现的图片色彩识别技术，进一步完善多要素协同分析的方法论，形成一套用于应对多因子作用情况的较为有效的建筑色彩和谐度评估方法体系，完善城市色彩规划体系。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本申请的流程示意图；
图2为本申请的流程具体步骤图；
图3为本申请的慕恩与史班瑟色相间隔分类图；
图4为本申请的慕恩与史班瑟明度和彩度间隔分类图；
图5为本申请的大道的古城区段建筑位置及编号图；
图6为本申请的大道的古城区段建筑墙身墙身基调色的HSV属性值；
图7为本申请的大道古城区段建筑HSV色彩分布空间散点图；
图8为本申请的大道古城区段建筑HSV色彩分布直方图；
图9为本申请的街区中相邻建筑色彩调和分析表；
图10为本申请的各建筑与街区建筑标准色色彩调和分析表；
图11为本申请的街区中相邻建筑色彩调和美度分析表；
图12为本申请的各建筑与街区建筑标准色色彩调和美度分析表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
如图1所示，图1展示的是本发明的流程示意图，以下对框架中各步骤进行详细说明，具体步骤见图2。
第一步，对待改造城市街区内沿街建筑进行编号，形式如“A_B_C”。其中“A”为该建筑所对应城市分区的拼音首字母缩写；“B”意指位于道路的方位，“E、S、W、N”分别表示该建筑位于道路的“东、南、西、北”侧；“C”为该建筑于此街道内由西向东或由北向南的排列次序，例如“GCQ_N_1”。
第二步，通过实地调研，拍摄待改造城市街区内沿街建筑街景图片，将建筑街景图片与第一步中建筑编号一一对应，并采用中国建筑色彩卡对图片中建筑墙身基调色进行校核，在色卡中找出与建筑基调色相对应的颜色，将取色结果转换为HSV属性值。统计所有沿街建筑的HSV属性值，并记录到EXCEL表格中。
第三步，利用Photoshop软件对建筑街景照片进行调整。首先，利用Photoshop软件，提取建筑街景图片中的建筑要素，挖除多余元素；并制作建筑通道图。其次，对抠出建筑要素的街景图片进行调色，使其中相应建筑墙身基调色的HSV值与第二步中取色结果相同。最后，利用Photoshop软件，将调整后的各建筑照片按照编号顺序，拼合成建筑立面实景图。
第四步，对调整后的街景照片进行取色分析。基于Mat l ab平台，以调色后的街景图片为素材，进行图片中建筑区域的色彩信息提取。识别出拼合的建筑立面实景图中占比最高的色彩，提取该色彩的H、S、V值，将其作为沿街面建筑标准色。基于Mat l ab平台的取色分析，获取沿街建筑总体HSV色彩分布散点图和色彩分布直方图，以了解街道整体用色趋势，该大道的古城区段临街建筑整体用色的色相主要集中在N、R、YR、B、PB范围内，彩度分布区间主要为(0，50]，峰值为5，明度分布区间主要为[10，90]，峰值区间为[20，30]。
第五步，绘制基于Munsell色彩体系的色彩调和分析表，进而初步分析出区段的建筑色彩和谐度情况。首先，计算街区内相邻建筑墙身基调色之间的色彩HSV属性的差值，对应慕恩与史班瑟理论的色彩间隔分类，见图2、图3，进行区域划分，记录于相邻建筑色彩调和分析表中。其次，计算沿街面建筑标准色与每栋建筑间色彩HSV属性的差值，对应慕恩与史班瑟理论的色彩间隔分类，见图2、图3，进行区域划分，记录于各建筑与街区建筑标准色色彩调和分析表中。通过以上两个色彩调和分析表，初步判断区段的建筑色彩和谐度情况。
第六步，用美度分析公式，分别计算街区内相邻建筑之间的色彩调和美度值，以及每栋建筑与沿街面建筑标准色的色彩调和美度值，进一步计算并评估城市街区内相邻建筑墙身基调色之间的色彩和谐度。美度值计算采用如下公式：
M＝O/C
式中：M表示美度值；o表示秩序因数；C表示复杂度因数。
其中秩序因数O的构成公式为：
城市街区内相邻建筑墙身基调色仅皆由无彩色构成时：O＝∑Og
城市街区内相邻建筑墙身基调色有彩色组成时：O＝∑Oh+∑Oc+∑Oc
式中：Og表示的是仅限无彩色参与情况下的秩序因数；当配色中存在有彩色时，Oh、Ov以及Oc依次为基于色相、明度、彩度差异而变化的秩序因数，其具体取值由上述差异的大小决定。
复杂度因数C的构成公式为：
C＝Cm+Ch+Cv+Co
式中：Cm为参与配色的色彩数目；在能形成的所有色彩对中，Ch为存在色相差的对数，Cv为存在明度差的对数，Co为存在彩度差的对数。
单色时M＝0.5，当M＞0.5时认为相邻建筑墙身基调色之间的色彩和谐，M＜0.5时认为美度值偏低，相邻建筑墙身基调色之间的色彩不和谐。从美度值偏低的组合中确定出区段中色彩不和谐的建筑，确定色彩需要重点整改的建筑。
实施例二：本实施例以某市的县城的一个大道的古城区段为研究对象，对本发明作进一步地说明。
第一步，对待改造城市街区内沿街建筑进行编号，具体标号及其平面位置见图4所示。形式如“A_B_C”。其中“A”为该建筑所对应城市分区的拼音首字母缩写；“B”意指位于道路的方位，“E、S、W、N”分别表示该建筑位于道路的“东、南、西、北”侧；“C”为该建筑于此街道内由西向东或由北向南的排列次序，例如“GCQ_N_1”，即为该大道古城区段北侧由西往东数第一栋临街建筑。
第二步，通过实地调研，拍摄待改造城市街区内沿街建筑街景图片，将建筑街景图片与第一步中建筑编号一一对应，并采用中国建筑色彩卡对图片中建筑墙身基调色进行校核，在色卡中找出与建筑基调色相对应的颜色，将取色结果转换为HSV属性值。统计所有沿街建筑墙身基调色的HSV属性值，并记录到EXCEL表格中，见图5。
第三步，利用Photoshop软件对建筑街景照片进行调整。首先，利用Photoshop软件，提取建筑街景图片中的建筑要素，抠除多余元素；并制作建筑通道图。其次，对抠出建筑要素的街景图片进行调色，使其中相应建筑墙身基调色的HSV值与第二步中取色结果相同。最后，利用Photoshop软件，将调整后的各建筑照片按照编号顺序，拼合成建筑立面实景图。
第四步，对调整后的街景照片进行取色分析，接到整体用色趋势见图6、图7。基于Matlab平台，以调色后的街景图片为素材，进行图片中建筑区域的色彩信息提取。识别出拼合的建筑立面实景图中占比最高的色彩，提取该色彩的H、S、V值，H为225、S(已折算为自然数)为1、V(已折算为自然数)为6，将其作为沿街面建筑标准色MAIN。基于Matlab平台的取色分析，获取沿街建筑总体HSV色彩分布散点图和色彩分布直方图，以了解街道整体用色趋势。
第五步，绘制基于Munsell色彩体系的色彩调和分析表，进而初步分析出该大道的古城区段的建筑色彩和谐度情况。首先，计算街区内相邻建筑墙身基调色之间的色彩HSV属性的差值，对应慕恩与史班瑟理论的色彩间隔分类，见图2、图3，进行区域划分，记录于相邻建筑色彩调和分析表中，见图8。由图8可得出，街区内每两个相邻建筑主色调之间的三向属性或是对比调和，或是类似调和，或是同色调和，均处在调和区，没有一项处于暧昧区。基于慕恩与史班瑟理论认为的悦目、舒适感来自间隔而不暧昧的观点，可以说该大道的古城区段建筑主色调和谐度情况较好，无明显破坏色彩和谐的建筑存在。其次，计算沿街面建筑标准色与每栋建筑间色彩HSV属性的差值，对应慕恩与史班瑟理论的色彩间隔分类，见图2、图3，进行区域划分，记录于各建筑与街区建筑标准色色彩调和分析表中，见图9。由图9得出，街区内有建筑GCQ_N_1和GCQ_S_2两栋建筑的基准色与沿街面建筑标准色之间的关系处于第2暧昧区，颜色介于类似与对比之间，这种颜色关系在视觉上是含糊不清的，是有违美感的配色。其他建筑与沿街面建筑标准色进行比较时，色调之间的三向属性或是对比调和，或是类似调和，或是同色调和，均处在调和区，其建筑色彩与沿街面整体的关系较和谐。通过以上两个色彩调和分析表，初步判断出，在该大道的古城区段，相邻的两建筑之间色彩均较和谐；而从整体来看，GCQ_N_1和GCQ_S_2两栋建筑与街区整体色调的关系暧昧不清。
第六步，用美度分析公式，分别计算街区内相邻建筑之间的色彩调和美度值，以及每栋建筑与沿街面建筑标准色的色彩调和美度值，进一步计算并评估城市街区内相邻建筑墙身基调色之间的色彩和谐度。美度值计算采用如下公式：
M＝O/C
式中：M表示美度值；O表示秩序因数；C表示复杂度因数。
其中秩序因数O的构成公式为：
城市街区内相邻建筑墙身基调色仅皆由无彩色构成时：O＝∑Og
城市街区内相邻建筑墙身基调色有彩色组成时：O＝∑Oh+∑Oc+∑Oc
式中：Og表示的是仅限无彩色参与情况下的秩序因数；当配色中存在有彩色时，Oh、Ov以及Oc依次为基于色相、明度、彩度差异而变化的秩序因数，其具体取值由上述差异的大小决定。
复杂度因数C的构成公式为：
C＝Cm+Ch+Cv+Co
式中：Cm为参与配色的色彩数目；在能形成的所有色彩对中，Ch为存在色相差的对数，Cv为存在明度差的对数，Co为存在彩度差的对数。
将各组街区内相邻建筑墙身基调色之间的美度值记录于表格中，见图10所示，其中七组配色组合美度值分别为“1.16，1.16，1，0.77，1.16，0.625，1”，均高于0.5，均可认为是美的。在这样的情况下则基于美度值的高低(美度值越大说明配色效果越佳)选出其中相对不和谐的建筑。由图10可知，美度值最低的组合为GCQ_S_3&GCQ_S_4与GCQ_S_1&GCQ_S_2的组合，其美度值分别为0.625与0.77。
将各建筑与街区建筑标准色之间的美度值记录于表格中，见图11所示，其中其中七组配色组合美度值分别为“0.225，1.16，1，1，0.575，0.325，0.625，0.6，0.6”，其中建筑GCQ_N_1，GCQ_S_2两栋建筑与街区建筑标准色之间的美度值低于0.5，即这两栋建筑的墙身基准色与整个街区不和谐。因此，结合图10和图11中的分析结果得出，在该大道中，可初步将建筑GCQ_N_1和GCQ_S_2的色彩应为重点改造对象。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，包括：
将城市街区的沿街建筑进行编号；获取所述沿街建筑的街景图片和建筑墙身基准色；将所述街景图片构建建筑沿街立面实景图；
提取所述建筑沿街立面实景图的色彩信息，并根据所述色彩信息绘制色彩调和分析表；根据所述色彩调和分析表和美度分析公式计算建筑色彩调和美度值，所述美度分析公式为：
M＝O/C；
式中：M代表美度值；O表示秩序因数；C表示复杂度因数；
满足M＝0.5或M＞0.5时，判定相邻的建筑墙身基调色之间的色彩和谐；满足M＜0.5时，判定相邻的建筑墙身基调色之间的色彩不和谐；
根据判定结果整改所述城市街区中色彩不和谐的建筑。
2.根据权利要求1所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述沿街建筑的编号形式为A_B_C，A为所述城市街区的拼音首字母缩写；B为所述沿街建筑位于道路的方位；C为所述沿街建筑在所述城市街区的排列次序。
3.根据权利要求2所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，所述建筑墙身基准色的获取包括以下步骤：
根据所述中国建筑色彩卡确定所述建筑墙身基准色，并将所述建筑墙身基准色以HSV属性值的方式表达。
4.根据权利要求3所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述建筑立面实景图的构建包括以下步骤：
根据所述墙身基准色对所述街景图片进行调色处理，并按照建筑编号构建所述建筑沿街立面实景图。
5.根据权利要求1所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述色彩信息包含所述沿街建筑的标准色、所述沿街建筑的总体HSV色彩分布散点图和色彩分布直方图。
6.根据权利要求1所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述色彩调和分析表包括所述街区的相邻建筑墙身基调色之间的色彩HSV属性值和所述沿街建筑的标准色与每栋建筑间色彩HSV属性的差值；所述色彩调和分析表根据慕恩与史班瑟理论的色彩间隔进行分类。
7.根据权利要求1所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述秩序因数O根据所述街区的相邻建筑墙身基调色的颜色确定，包括以下步骤：
当相邻建筑墙身基调色均为无彩色时：O＝∑Og，式中Og表示的是仅限无彩色参与情况下的秩序因数；
当相邻建筑墙身基调色包含彩色时：O＝∑Oh+∑Oc+∑Oc，式中Oh为基于色相差异变化的秩序因数；Ov为基于明度差异变化的秩序因数；Oc为基于彩度差异而变化的秩序因数。
8.根据权利要求1所述的城市街区建筑色彩和谐度评估方法，其特征在于，所述复杂度因数C根据参与配色的建筑墙身基调色的数目确定，所述复杂度因数C的计算公式为：C＝Cm+Ch+Cv+Co；
式中：Cm为参与配色的色彩数目；参与配色的色彩两两成对，Ch为存在色相差的对数，Cv为存在明度差的对数，Co为存在彩度差的对数。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至8任一所述的一种城市街区建筑色彩和谐度评估方法。
10.一种城市街区建筑色彩等级划分装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一种城街区市建筑色彩和谐度评估方法。
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