科研论文配图的绘制与配色基础

qubick

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分类专栏： Python 科研文章标签： python matplotlib

于 2023-08-13 21:32:59 首次发布

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本文介绍了数据可视化在科研论文中的重要性，包括如何绘制线型图、选择和遵循规范性标准，以及RGB、CMYK和HEX色彩模式的运用。此外，还涵盖了Matplotlib库的颜色主题和配色工具，如ColorSchemeDesigner和AdobeColorColorBrewer2.0。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

数据可视化（Data Visualization）:

借助于图形化手段来展现数据，以便对数据进行更直观和更深入的观察与分析。一图胜千言！

绘制规范

规范性 - 是指绘制的配图要符合投稿期刊要求的配图格式。
科研论文配图的分类与构成
- 根据呈现方式分为
  - 线型图 - 包括Python、R、MATLAB 等编程软件，以及Excel、SPSS、Origin 等集成软件在内的绝大多数数据分析工具输出的多种插图样式（折线图、散点图、柱形图）
  - 灰度图
  - 照片彩图
  - 综合配图*
- 科研论文配图包括
  - X 轴 - X axis 横轴
  - Y 轴 - Y axis 纵轴
  - X 轴标签 - X axis lable
  - Y 轴标签 - Y axis lable
  - 主刻度 Major tick
  - 次刻度 Minor tick
  - 图例 Legend
- 配图的格式和尺寸
  - 像素图 - 位图，是以单个像素为单位，通过对像素进行组合和排列来显示图片格式。JPEG,PSD,PNG,TIFF。像素图放大到一定程度后会失真，模糊。
  - 矢量图 - 使用点、直线或多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像。包含独立的分类图像，可以自由、无限制的重新组合。放大不失真。EPS、PDF、AI、SVG
  - SCI 要求插图分辨率大于300 dpi.
- 配图中的字体和字号设置
  - 英文科技期刊大多使用 Arial、Helvetica 或 Times New Roman 字体
  - 单篇科研论文中的所有插图的字体、字号要尽量保持一致，同一幅插图中的字体必须一致。
  - 有需要突出的部分，则可以将它们设置为粗体或斜体形式，或者更改文字颜色。
- 配图版式设计、结构布局和颜色搭配
  - 配图中文字的字体要保持一致
  - 字号不大于正文字体的字号
  - 行距、文字间距应与正文协调一致
  - 配图应出现在引用文字的下方或右侧，即“先文后图”
  - 不同尺寸的配图不要安排在同一列或同一行
  - 避免使用过亮或过暗的颜色
  - 相邻的图层元素不宜采用相近的颜色（特别是在分类插图中）
  - 对于彩色图，我们要使用原图，慎用灰度图表示。

绘制原则

必要性原则
易读性
一致性

绘图配色基础

色彩模式

RGB 色彩模式
*RGB 色彩模式是指通过混合红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）3 种颜色来表现各种色彩。该色彩模式利用红、绿、蓝 3 个颜色通道的变化，以及它们相互之间的叠加来得到各种颜色值，是目前使用较为广泛的颜色系统。RGB 色彩模式为图片中每一个像素的 R、G、B 各分配一个强度值（取值范围为 0 ～ 255），如黑色可表示为 (0,0,0)，白色可表示为 (255,255,255)。图 1-2-1 所示为利用三维坐标形式展示了 RGB 色彩模式，其中，图 1-2-1（a）所示为 RGB 色彩模式的三维立方体示意图，图 1-2-1（b）所示为使用 Python 的 Matplotlib 库绘制的对应立方体颜色映射效果图。我们可以看出，红色、绿色、蓝色分别位于立方体在坐标轴上的 3 个顶点，黑色在原点处，白色位于离原点最远的顶点，黄色（Yellow）、品红色（Magenta）和青色（Cyan）分别位于立方体的其余 3 个顶点。不同的颜色距离黑色顶点越近，颜色越深，距离白色顶点越近，颜色越浅。
CMYK 色彩模式
*CMYK 色彩模式可以看作 RGB 色彩模式的子集
C 表示青色（Cyan），M 表示品红色（Magenta），Y 表示黄色（Yellow），K 表示黑色（blacK）
HEX 色彩模式
HEX 色彩模式，又称十六进制色彩模式，它和 RGB 色彩模式的原理类似，都是通过红、绿、蓝三原色的混合而产生各种颜色。
HEX 色彩模式就是将 RGB 色彩模式中的每个十进制数转换为对应的两位十六进制数来表示，并以“#”号开头，且 3 个字节的顺序如下，字节 1 表示红色值（颜色类型为红色），字节 2 表示绿色值（颜色类型为绿色），字节 3 表示蓝色值（颜色类型为蓝色），1 个字节表示 00 ～ FF 范围内的数字。需要注意的是，HEX 色彩模式中每个字节必须包含两位十六进制数，对于经过十进制数（0 ～ 255）转换后只有一位十六进制数的情况，我们应在这个十六进制数之前补零。例如，十进制数 0 转换为十六进制数后仍为 0，但是，我们要在 HEX 色彩模式中将它表示为“00”。