R语言Ternary包绘制三元图、RGB三色空间分布图的方法

news2024/9/22 11:32:18

本文介绍基于R语言中的Ternary包，绘制三元图（Ternary Plot）的详细方法；其中，我们就以RGB三色分布图为例来具体介绍。

三元图可以从三个不同的角度反应数据的特征，因此在很多领域都得以广泛应用；如下图所示，就是一个最简单的三元图。其中，基于R语言中的Ternary包，我们可以非常方便地绘制三元图；本文就对其具体绘制方法加以介绍。

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首先，由于我们需要用到R语言中的Ternary包，因此通过如下所示的代码配置Ternary包。

install.packages("Ternary")

Ternary包提供了两种绘制三元图的方法。首先，我们可以通过其提供的交互式界面，通过鼠标操作完成简单的三元图的绘制工作。我们可以通过如下所示的代码打开这一交互式界面。

Ternary::TernaryApp()

交互式界面打开后，如下图所示。我们可以按照其中各个按钮、参数的介绍，手动对三元图加以修改，并最终导出图像。

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我们这里主要介绍基于代码的绘图方法，因此交互式界面就不再过多介绍了；大家如果有需要，可以对交互式界面绘图的方法加以自行尝试。

首先，通过代码绘制三元图，我们需要导入Ternary包。

library(Ternary)

最简单的三元图绘制方式，就是通过图下的代码，生成一个最基本的三元图。

TernaryPlot()

运行上述代码，将得到如下所示的图片。

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当然，我们需要结合实际的需求，对这个简单的三元图加以个性化修改。首先，本文所用到的全部代码如下所示。

library(Ternary)
# dev.off()

TernaryPlot(alab = "Terrain \u2192", blab = "Vegetation \u2192", clab = "\u2190 Climate",
            lab.col = c("red", "green", "blue"),
            main = "Test Ternary Plot",
            point = "up", lab.cex = 0.8, grid.minor.lines = 0,
            grid.lty = "solid", col = rgb(0.9, 0.9, 0.9), grid.col = "white",
            axis.col = rgb(0.6, 0.6, 0.6), ticks.col = rgb(0.6, 0.6, 0.6),
            axis.rotate = FALSE,
            padding = 0.08)

cols <- TernaryPointValues(rgb)
ColourTernary(cols, spectrum = NULL)

data_points <- list(
  O = c(255, 128, 0),
  Y = c(255, 255, 0),
  P = c(255, 0, 255),
  C = c(0, 255, 255)
)
AddToTernary(points, data_points, pch = 21, cex = 2.8,
             bg = vapply(data_points,
                         function (x) rgb(x[1], x[2], x[3], 255, maxColorValue = 255),
                         character(1))
             )
AddToTernary(text, data_points, names(data_points),cex = 0.8, font = 2)

legend("topright",
       legend = c("Orange", "Yellow", "Purple", "Cyan"),
       cex = 0.8, bty = "n", pch = 21, pt.cex = 1.8,
       pt.bg = c(rgb(255, 128, 0, 255, NULL, 255),
                 rgb(255, 255, 0, 255, NULL, 255),
                 rgb(255, 0, 255, 255, NULL, 255),
                 rgb(0, 255, 255, 255, NULL, 255)),
       )

运行上述代码，我们得到的最终结果图像如下图所示。

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接下来，我们就对上述代码加以介绍与解释。这里需要注意，本文仅对我们用到的参数加以简单的介绍，其中很多参数的含义其实我也还没太搞清楚；大家在实际使用时，如果对参数还有其他疑惑，可以参考Ternary包的官方帮助文档：https://ms609.github.io/Ternary/reference/index.html。

首先，代码中的第一部分，即TernaryPlot()函数，就是Ternary包绘制三元图的基本函数；我们通过修改其中各项参数，从而修改最终成图中各个部分的属性。其中，函数的第一行，也就是alab开头的这一行，表示三角形三条边分别要显示的字符，也就是“标注”；lab.col则表示三角形中三条边对应的坐标轴的文字标注，需要用什么颜色来表示；main表示三元图的标题；point表示三角形摆放的角度（例如我这里的"up"就表示将其中的一个角朝上放置）；其后的两个参数lab.cex与grid.minor.lines，则分别表示坐标轴的标注的字号与三元图的最小单位格网线；由于我这里是做一张三角形分别表示R、G、B三种颜色的颜色空间图，因此就没有设置格网线。

随后，函数第五行的grid.lty表示三元图格网线的类型，其后的参数col表示三元图内部的绘制颜色，随后的参数grid.col表示格网线的颜色（当然我这里并没有设置格网线）；接下来的参数axis.col表示三元图三条轴的颜色，参数ticks.col则表示三条轴上对应的标签（不是文字标注）的颜色；参数axis.rotate则表示是否要旋转标签；最后一个padding参数则用以控制图片的缩放。