taralino

Veranschaulichung

In diesem Abschnitt wird veranschaulicht, welchen Einfluss 3 x 3-Filter haben können. In der folgenden Anwendung stehen einige Filter zur Auswahl, die auf ein Schwarz-Weiß-Bild angewandt werden.

Anwendung

Verwende die Schaltflächen F1 bis F5, um unterschiedliche Filter anzuwenden.

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <script src="taralino.js"></script>
  <script src="Doodle.js"></script>
</head>
<body>
<script>


var F = [
[
  [2/37,5/37,2/37],
  [5/37,9/37,5/37],
  [2/37,5/37,2/37]
],[
  [0.1,0.4,0.1],
  [0.4,0.8,0.4],
  [0.1,0.4,0.1]
],[
  [-1,0,-1],
  [0,4,0],
  [-1,0,-1]
],[
  [-1,1,-1],
  [-1,1,-1],
  [-1,1,-1]
],[
  [-1,-1,-1],
  [1,1,1],
  [-1,-1,-1]
]
];

var D = Doodle.train({format:"matrix"});
var T;


function convolution(T, F) {
  var n = T.length;
  var m = T[0].length;
  var r = F.length;
  var s = Math.round((r-1)/2);

  var Y = [];
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    Y.push([]);
    for (var j = 0; j < m; j++) {
      var h = 0;
      for (var x = 0; x < r; x++) for (var y = 0; y < r; y++) {
        var hi = Math.max(0, Math.min(i+x-s, T.length-1));
        var hj = Math.max(0, Math.min(j+y-s, T[i].length-1));
        h += F[x][y] * T[hi][hj];
      };
      h = Math.max(0.0, Math.min(h, 1.0));
      Y[i].push(h);
    };
  };
  return Y;
};


function draw(k) {
  Canvas.clear();
  var n = 40;

  for (var y = 0; y < n; y++) {
    for (var x = 0; x < n; x++) {
      var h = (1-T[y][x]) * 250;
      Canvas.box(x+0.5, n-y-0.5, 1, {fill:[h,h,h]});
    };
  };

  var Y = convolution(T, F[k]);

  for (var y = 0; y < n; y++) {
    for (var x = 0; x < n; x++) {
      var h = (1-Y[y][x]) * 250;
      Canvas.box(x+0.5+90, n-y-0.5, 1, {fill:[h,h,h]});
    };
  };

  Canvas.box(65, 20, 32, {fill:"#fafafa"});
  for (var y = 0; y < 3; y++) {
    for (var x = 0; x < 3; x++) {
      Canvas.text(55+x*10, 30-y*10, F[k][y][x].toFixed(2));
    };
  };
};


function setup() {
  Canvas.init([-2,132],[-2,42],{width:134*4,scaling:"off"});
  for (var k = 0; k < F.length; k++) Button.add("F"+(k+1).toFixed(0), "F"+(k+1).toFixed(0));
  Button.add("random","Random");
  Button.add("reset","Reset");
  on_click("reset");
};


function on_click(id) {
  if (id == "random") {
    T = D[Math.floor(D.length*Math.random())]["input"];
    draw(0);
    return;
  };
  if (id == "reset") {
    T = D[1006]["input"];
    draw(0);
    return;
  };
  var M = {F1:0,F2:1,F3:2,F4:3,F5:4,F6:5,F7:6};
  draw(M[id]);
};


</script>
</body>
</html>

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Die einzelnen Filter rufen offensichtlich zu sehr unterschiedlichen Veränderungen hervor. Der Filter F1 bewirkt eine sogenannte Weichzeichnung, während F3 als Scharfzeichner bezeichnet wird.

Besonders hervorzuheben sind die Filter F4 und F5, denn diese heben gewissen markante Stellen des Bildes hervor: vertikale bzw. horizontale Striche der Strichzeichnung.

Die Bilder nach Anwendung eines Filters werden daher auch als Feature Maps bezeichnet, da spezielle Merkmale im Originalbild hervorgehoben werden.

Quiz

Hast du dich mit der Anwendung beschäftigt und verstanden, was Filter bewirken können?

nein