heatmap.js 一個用canvas畫熱力圖的利器

轉自：http://1.aisensiy.sinaapp.com/heatmapjs/

以下原文：

　　於是就想找一找熱力圖的算法。找到了很多生成熱力圖的工具，它們的算法幾乎是一致的，都是首先用alpha透明度方式畫發散的圓在頁面上，然後利用一個調色板，把對應的透明度改成相應的顏色即可。

一個很不錯的中文的算法介紹在這裏 淺談Heatmap

一個英文的在這裏 How to Make Heat Map

雖說我本來打算的是找到算法自己去實現一下的，但是一不小心我發現萬能的google在搜索記錄裏面給了我一個heatmap.js的鏈接。我好奇的點進去發現這就是我所需要實現的東西…

heatmap.js可以使用canvas畫出來一張漂亮的heatmap。更重要的是它支持數據的動態添加。比如，上圖的演示就是一個利用mousemove事件生成heatmap的例子。它會自動的刷新canvas，實時顯示鼠標運動的heatmap。

打開heatmap.js發現裏面的代碼並不多，但是真的很精悍。

頁面代碼請點擊這裏[heatmap.js]，下面我做一個code的分析吧，看了那麼久了，寫下來一方面是自己加深記憶，另一方面就是可以更好的理清思路吧。[寫就是爲了更好的思考]麼。

code中包含兩個主要的對象，store heatmap。store是heatmap的數據部分，算是model吧。而heatmap則是真正繪製圖像的對象。heatmap部分可以被配置，可以自定義很多的內容，尤其是配色也是可以配置的，那麼我們除了做出來正真的heatmap的效果之外還可以做出來各種各樣不錯的效果的。

首先看看存儲部分吧，比較簡單，註釋也比較清楚。

// store object constructor
// a heatmap contains a store
// the store has to know about the heatmap
// in order to trigger heatmap updates when
// datapoints get added
function store(hmap){
    var _ = {
        // data is a two dimensional array
        // a datapoint gets saved as data[point-x-value][point-y-value]
        // the value at [point-x-value][point-y-value]
        // is the occurrence of the datapoint
        data: [],
        // tight coupling of the heatmap object
        heatmap: hmap
    };
    // the max occurrence - the heatmaps radial gradient
    // alpha transition is based on it
    this.max = 1;
    this.get = function(key){
        return _[key];
    },
    this.set = function(key, value){
        _[key] = value;
    };
};

 

在model裏面，支持一次添加一個數據點。這也是heatmapjs支持實時繪製的關鍵。一旦max值有變化就會重新繪製整個canvas。

addDataPoint: function(x, y){
    if(x < 0 || y < 0)
        return;
    var me = this,
        heatmap = me.get("heatmap"),
        data = me.get("data");
    if(!data[x])
        data[x] = [];
    if(!data[x][y])
        data[x][y] = 0;
    // if count parameter is set increment by count otherwise by 1
    data[x][y]+=(arguments.length       me.set("data", data);
    // do we have a new maximum?
    if(me.max < data[x][y]){
        me.max = data[x][y];
        // max changed, we need to redraw all existing(lower) datapoints
        heatmap.get("actx").clearRect(0,0,heatmap.get("width"),heatmap.get("height"));
        for(var one in data)
            for(var two in data[one])
                heatmap.drawAlpha(one, two, data[one][two]);
        // @TODO
        // implement feature
        // heatmap.drawLegend(); ?
        return;
    }
    heatmap.drawAlpha(x, y, data[x][y]);
},

 

下面就是畫的部分了。這裏是最重要的兩個方法，drawAlpha colorize

drawAlpha: function(x, y, count){
    // storing the variables because they will be often used
    var me = this,
        r1 = me.get("radiusIn"),
        r2 = me.get("radiusOut"),
        ctx = me.get("actx"),
        max = me.get("max"),
        // create a radial gradient with the defined parameters.
        // we want to draw an alphamap
        rgr = ctx.createRadialGradient(x,y,r1,x,y,r2),
        xb = x-r2, yb = y-r2, mul = 2*r2;
    // the center of the radial gradient has .1 alpha value
    rgr.addColorStop(0, 'rgba(0,0,0,'+((count)?(count/me.store.max):'0.1')+')');
    // and it fades out to 0
    rgr.addColorStop(1, 'rgba(0,0,0,0)');
    // drawing the gradient
    ctx.fillStyle = rgr;
    ctx.fillRect(xb,yb,mul,mul);
    // finally colorize the area
    me.colorize(xb,yb);
},

 

策略很簡單，

rgr.addColorStop(0, 'rgba(0,0,0,'+((count)?(count/me.store.max):'0.1')+')');
// and it fades out to 0
rgr.addColorStop(1, 'rgba(0,0,0,0)');

 

利用當前點的count除以最大的count獲取的結果做爲alpha值。然後做一個RadialGradient畫出來這個圖就可以了。那麼由於多個相近的點aphla效果的疊加就可以獲取想要的效果了。這裏就是canvas的nb之處了，看別的語言實現都是採用將一個這樣的png圖片畫到畫板上，但是canvas就可以直接實現這個效果。

有了這幅aphla版本的heatmap 我們利用一個配送版做着色就大功告成了。

這裏又用到了上面所說的canvas的nb之處，在通常需要一個圖片作爲配色板的時候canvas可以自己做出來一個緩存起來。

initColorPalette: function(){
    var me = this,
        canvas = document.createElement("canvas");
    canvas.width = "1";
    canvas.height = "256";
    var ctx = canvas.getContext("2d"),
        grad = ctx.createLinearGradient(0,0,1,256),
    gradient = me.get("gradient");
    for(var x in gradient){
        grad.addColorStop(x, gradient[x]);
    }
    ctx.fillStyle = grad;
    ctx.fillRect(0,0,1,256);
    //這裏太強大了，緩存了我的畫板數據，然後刪除了畫板
    me.set("gradient", ctx.getImageData(0,0,1,256).data);
    delete canvas;
    delete grad;
    delete ctx;
},

 

這種方式也給我們實現各種各樣的配色提供了方便，我們只需要改變那個 **gradient** 就可以了。

for(var i=3; i < length; i+=4){         // [0] -> r, [1] -> g, [2] -> b, [3] -> alpha
    var alpha = imageData[i],
    offset = alpha*4;
    if(!offset)
        continue;
    // we ve started with i=3
    // set the new r, g and b values
    // 根據透明度選擇配色板上的配色
    imageData[i-3]=palette[offset];
    imageData[i-2]=palette[offset+1];
    imageData[i-1]=palette[offset+2];
    // we want the heatmap to have a gradient from transparent to the colors
    // as long as alpha is lower than the defined opacity (maximum),
    // we'll use the alpha value
    imageData[i] = (alpha < opacity)?alpha:opacity;
}

 

還是很簡練的吧，看到heatmap.js的風格，真的像是在看一個不錯的藝術品一樣。強烈推薦一看~