数据可视化之视觉感知与认知

《数据可视化》陈为 沈则潜 陶煜波. (2013) 第二章总结

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1. 视觉感知与认知 数据可视化 yafei002
2. 感知： 客观事物通过感觉器官在人脑中的直接反映 认知：在认识的活动中个体对视觉信号接收、检测、转换、 简约、合成、编码、存储、提取、重建、概念形成、判断和 问题解决的信息加工处理过程。 感知与认知
3. 视觉感知 低阶视觉与物体的`物理性质`相关，包括深度、形状、边 界、表面材质等。 高阶视觉包括对物体的 `识别和分类`，属于人类认知能力 的重要组成部分。 就是客观事物通过人的视觉在人脑中形成的直接反映
4. 认知 依赖于先验知识
5. 格式塔理论 视觉形象首先作为统一的 整体而被认知，而后才以部分 的形式被认知。
6. 贴近原则格式塔理论 视觉元素相近时易被认为是一组
7. 相似原则格式塔理论 根据事物的相似性分组
8. 连续原则格式塔理论 倾向沿着物体的边界，将非连续的物体视为连续的。
9. 连续原则格式塔理论 数据间隔较大时，视觉感知容易造成感知和实际数据不符。
10. 闭合原则格式塔理论 只要物体的形状注意表征整体，即使物体是不完整或不闭合的，也会 被视为整个整体而忽略未闭合的特征。
11. 共势原则格式塔理论 如果一组物体沿着相似的光滑路 径运动趋势或具有相似的排列模 式，人眼会将他们视为同一类物 体。
12. 好图原则格式塔理论 人眼会自动将一组物体按照简单、规则、有序的元素排列方式识别，而消 除复杂性或不熟悉性。
13. 对称性原则格式塔理论 人眼倾向将物体视为沿某点或某轴对称的形状。
14. 经验原则格式塔理论 视觉感知与过去的经验有关
15. 颜色 可见光 人眼 颜色感知 周围环境的相互作用 物理化学变化
16. 人眼系统颜色 杆状细胞：对光的刺激比其他感 光细胞敏感10倍，因而很强的暗 视觉。白天对视觉刺激饱和，不 产生视觉感知作用。 锥状细胞：仅对明亮光线产生刺 激，因此形成明视觉。
17. 视觉颜色 颜色视觉互补理论 `三色视觉理论`（L、M和S锥状细胞） 颜色的感知是由三种锥状细胞获得光信号刺激合成后形成的 `补色过程理论` 颜色的感知是视觉系统通过一种对立比较的方式获得
18. 颜色视觉障碍颜色 红色盲 （Protanope） 绿色盲 （Deuteranope） 蓝色盲 （Tritanope） 无L锥形细胞 无M锥形细胞 无S锥形细胞
19. 色彩空间颜色 HSV HSL RGB CMYK
20. 视觉编码原则 “ 可视化将数据以一定的变换和视觉编码原则映射为可视化视图。 用户对视图的感知和理解通过人的视觉通道完成。 ”
21. 相对判断视觉编码原则 A A A B B B 参照C 参照C
22. 视觉假象视觉编码原则
23. 视觉假象视觉编码原则
24. 视觉假象视觉编码原则
25. 标记和视觉通道视觉编码原则 可视化编码是信息可视化的核心内容，是将数据信息映射成可视化元素 的技术。 `数据`包含了`属性和值`。可视化编码类似由两方面组成：`标记 `和用于控制标记的视觉特征的`视觉通道`。
26. 标记视觉编码原则 点 线 面 体
27. 视觉通道视觉编码原则 一维位置 长度 形状 平面位置 色调 角度 纹理 尺寸 亮度 饱和度 动画 配色方案
28. 视觉通道概念视觉编码原则 数据信息 标记 可视化效果 编码 视觉通道控制 • 视觉通道的类型 • 视觉通道的表现力和有效性 • 视觉通道的判断标准 • 精确性 • 可辨认性 • 可分离性 • 视觉突出
29. 类型 视觉通道 定序/分类 形状、颜色的色调或空间位置 定量/定序 直线长度、区域面积、空间体积、斜度、角 度、颜色的饱和度和亮度 分组 多个或多种标记的组合模式。最基本的接近 性原则。又如颜色的相似性、显示连接、显 示包围等 视觉通道的类型
30. 表现力和有效性 视觉通道的表现力要求视觉通道准确编码数据包含的所有信息。即 视觉通道在对数据进行编码的时候，需要尽量忠于原始数据 表现力 有效性 表现力更高的视觉通道编码数据中更重要的数据属性 表现力排序 定性/分类 位置>色调>形状>图案 定量/定序 坐标轴位置>长度>角度>面积>亮度/饱和度>图案亮度 分组 包含>连接>相似>接近
31. 表现力判断标准 精确性 描述人类感知系统对于可视化的判断结果和原始数据的吻合程度 视觉通道 亮度 响度 面积 长度 灰对比度 电流 幂次 0.5 0.67 0.7 1.0 1.2 3.5 不同视觉通道在史蒂文斯幂次法则S=I^n中对应的n值
32. 表现力判断标准 可辨认性 指如何在给定的取值范围 内选择合适数目的不同取 值，使得人类的感知系统 可以轻易区分。
33. 表现力判断标准 可分离性 描述不同视觉通道在被用于表达数据属性的时候，两两之间相互干扰的现象
34. 表现力判断标准 视觉突出 指在很短时间内（200-250ms），人的感知系统依赖感知的前项注意力
35. 平面位置 颜色 亮度 饱和度 配色方案 尺寸 斜度和角度 形状 纹理 动画 视觉通道的特性视觉编码原则
36. 平面位置 • 可用于编码分类，定序/定量的 视觉通道，利用接近性也可用 于分组 • 垂直位置比水平位置有略高的 优先级 • 显示器设计成宽屏的一个原因
37. 颜色 • 亮度 • 编码有序的数据 • 可辨性低，尽量使用少于6个不同的可辩的亮度层次 • 受到对比度的影响，亮度感知缺乏精确性 • 饱和度 • 编码有序的数据 • 饱和度和尺寸相互影响，小尺寸区域饱和度区分困难 • 色调 • 编码分类的数据属性，也具有分组功能 • 与尺寸相互影响，小尺寸区分困难
38. 配色方案 • 配色方案 • 好的配色方案带给用户探索 可视化信息的兴趣且能增加 可视化结果的美观性 • 软件工具辅助设计，如 ColorBrewer,Adobe公司的 Kuler配色系统
39. 配色方案 • 配色方案 • 好的配色方案带给用户探索 可视化信息的兴趣且能增加 可视化结果的美观性 • 软件工具辅助设计，如 ColorBrewer,Adobe公司的 Kuler配色系统
40. 尺寸 • 编码有序数据 • 长度是一维尺寸，面积为二维尺寸，体积为三维尺寸
41. 斜度与角度 • 用于编码分类和有序的 数据属性 • 斜度是而为坐标方向和 0度坐标的夹角；角度 是指任意两条线段之间 的夹角
42. 形状 • 适合编码分 类的数据属 性 • 通过前向注 意力就能识 别的低阶视 觉特征
43. 纹理 • 多种视觉变量的组合，如形 状、颜色和方向 • 用于填充多边形、区域或者 表面 • 三维应用用于作为几何物体 的属性 • 二维应用表示不同的数据范 围或分布
44. 动画 • 利用了人的生理上的视觉残留现象 和人们趋向将连续相似的图像在大 脑组织起来的心理作用 • 动画作为视觉通道包含了：运动的 方向（定性）、运动的速度（定量） 与闪烁的频率（定量） • 与其他视觉通道有天然的分离性