论文标题：Image clustering algorithm and psychological perception in historical building colour rating research: A case study of Guangzhou, China

期刊：Frontiers of Architectural Research

作者：Tianyi Fan, Xiaoxiang Tang, Kerun Li

发表时间： 9 Jan 2025

DOI： 10.1016/j.foar.2025.01.003

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FoAR是由高等教育出版社和东南大学建筑学院联合主办的全英文学术期刊

建筑学 / 城乡规划 / 风景园林

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Manuscript Title

论文题目

Image clustering algorithm and psychological perception in historical building colour rating research: A case study of Guangzhou, China

历史建筑色彩评级研究中的图像聚类算法与心理感知 —— 以中国广州为例

Authors

作者

Tianyi Fan (a), Xiaoxiang Tang (a)(b), Kerun Li (a)*

(a) Faculty of Innovation and Design, City University of Macau, Macau 999078, China

(b) School of Architecture, South China University of Technology, Guangzhou 510000, China

Abstract

论文摘要

This study aims to construct a new method for collecting colours from Guangzhou historical buildings using the Natural Color Sytem (NCS) colour system for on-site comparison. It seeks to detect and classify the primary and secondary colours of the buildings through image attributes, and to analyse the group co-occurrence and clustering algorithm characteristics of the colours of the historical buildings, as well as the colour hierarchy based on the image clustering algorithm. The study further evaluates the colour ratings of the historical buildings through questionnaire validation, explores the relationship between colour attributes (hue, lightness, and chroma), and classifies the colour evaluation criteria into five tiers. It was found that the symbiotic clustering diagrams of the colours of the historic buildings in Guangzhou exhibited distinct colour rating relationships, with the clustering colour hierarchy showing a high correlation with the results of the colour ratings assessed by questionnaire validation. A close relationship between the computer-generated output and the perceptual judgement is demonstrated, further proving the reliability and accuracy of the computer model. The results of the study provide comparable data and practical tools for colour planning and management of urban historic building facades.

本研究旨在构建一种基于自然色彩系统（NCS）的广州历史建筑色彩采集新方法，通过该系统进行现场比对。研究将通过图像属性检测并分类建筑的主色调与辅助色调，分析历史建筑色彩的群体共现特征、聚类算法特性，以及基于图像聚类算法的色彩层级结构。研究进一步通过问卷验证对历史建筑进行色彩评级，探究色彩属性（色相、明度、彩度）之间的关联，并将色彩评价标准划分为五个等级。结果表明，广州历史建筑色彩的共生聚类图谱呈现出显著的色彩评级关联，聚类色彩层级与问卷验证得出的色彩评级结果具有高度相关性。研究证实计算机生成结果与感知判断之间存在密切关联，进一步验证了计算机模型的可靠性与准确性。本研究成果为城市历史建筑立面色彩规划与管理提供了可对比数据及实用工具。

Keywords

关键词

Colour perception / 色彩感知

Image clustering algorithm / 图像聚类算法

Subjective evaluation / 主观评价

Guangzhou area / 广州地区

Hierarchical structure / 层级结构

Sections Title

章节标题

1. Introduction / 引言

2. Literature review / 文献综述

2.1. Colour and architectural colour harmony theory / 色彩与建筑色彩和谐理论

2.2. Research on colour in the field of historic buildings / 历史建筑领域的色彩研究

2.3. New scientific methods in research related to historic building colour / 历史建筑色彩相关研究中的新兴科学方法

3. Study 1: colour clustering algorithm rating of historic buildings / 研究一：历史建筑色彩聚类算法评级

3.1. Materials and methods / 材料与方法

3.2. Result / 结果

3.2.1. Descriptive analysis of colour in historic buildings / 历史建筑色彩描述性分析

3.2.2. Historic building colour hierarchy / 历史建筑色彩层级结构

4. Study 2: colour perception ratings of historic buildings / 研究二：历史建筑色彩感知评级

4.1. Materials and methods / 材料与方法

4.1.1. Participant / 被试者

4.1.2. Experimental procedure / 实验流程

4.2. Results / 结果

4.2.1. Subjective colour ratings for historic buildings / 历史建筑主观色彩评级

4.2.2. Cluster analysis of colour ratings and consistency analysis of perceptual ratings / 色彩评级聚类分析与感知评级一致性分析

5. Conclusion and discussion / 结论与讨论

Illustrations

主要插图

▲ 图一：广州历史建筑发展演变时间轴 ©本文作者

▲ 图二：研究技术路线图 ©本文作者

▲ 图三：公共建筑外立面色彩分析表 ©本文作者

▲ 图四：建筑外立面代表性色彩共现聚类树状图 ©本文作者

▲ 图五：不同彩度下评价等级的变化 ©本文作者

Authors’ Information

作者简介

范添怡

澳门城市大学设计学博士

研究聚焦于城市景观空间、建筑历史与美学、色彩与视觉心理学、室内空间研究等领域，开展了深入的实证研究与理论探索。在中文、英文等核心高水平期刊上发表论文多篇，与国家专利多篇，参与多项科研课题与规划设计实践。

唐孝祥

华南理工大学教学名师、建筑学院二级教授、博士生导师

研究领域聚焦于建筑美学、岭南建筑理论。《建筑美学》国家一流本科课程和国家级精品视频课程《建筑美学》负责人，广东省一流本科课程《风景园林美学》负责人。主持完成国际合作研究项目，国家自然科学基金项目，国家社会科学基金项目等省部级以上项目10余项，出版著作《岭南近代建筑文化与美学》《建筑美学十五讲》《风景园林美学十五讲》等12部，主编《岭南建筑文化与美学》丛书三辑十册，主编《岭南文化辞典-建筑卷》，主编《建筑里的广州》丛书四册。发表学术论文200余篇。

李可润

工学博士、现任澳门城市大学创新设计学院助理教授、博士生导师

毕业于台湾大学建筑与城乡规划研究所。研究聚焦于环境行为分析、色彩与视觉心理学、游憩行为与景观美质、社会创新设计与等领域，在环境心理学、健康景观及旅游地理学方面开展了深入的实证研究与理论探索。

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