taralino

Clusteranalyse

Nach der Datenvorbereitung können wir nun eine Clusteranalyse unter Verwendung des k-Means-Algorithmus durchführen. Wie üblich stellt sich dabei aber zunächst die Frage, wie viele Cluster gebildet werden sollen.

Anders als bei der Kundensegmentierung ist die Ellenbogenmethode bei der Bildsegmentierung nur bedingt sinnvoll. Wir müssen uns eher die Frage stellen, auf wie viele Farben das Bild reduziert werden soll.

Um zunächst erste Erfahrungen zu sammeln, wählen wir im folgenden Beispiel lediglich vier Cluster.

Beispiel

Es wird eine Bildsegmentierung unter Verwendung von vier Clustern durchgeführt. Alle Pixel eines Clusters werden anschließend in einer zugehörigen Graustufe dargestellt.

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

// Parameter
var k = 4;

// Beispielbild auslesen und darstellen
var M = Picture.example();
Picture.draw(M, {zoom:4});
var m = M.length;
var n = M[0].length;

// Datensatz erstellen
var X = [];
for (var i = 0; i < m; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
  X.push([M[i][j][0], M[i][j][1], M[i][j][2]]);
};

// k-Means-Algorithmus anwenden
var T = ClusterAnalysis.kmeans(X, k);

// Ergebnis als Schwarz-Weiss-Bild darstellen
for (var i = 0; i < m; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
  var r = i*n + j;
  M[i][j] = 255*T[r]/k;
};
Picture.draw(M, {zoom:4});

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

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Aufgabe

Mache dich mit dem Quellcode des Beispiels zuvor vertraut. Beobachte und analysiere die Auswirkungen, falls folgende Punkte durchgeführt werden:

Aktualisiere die Vorschau mehrmals.
Verändere die Anzahl an Clustern auf einen Wert zwischen zwei und zwölf.

Die genaue Referenz zur Anwendung des k-Means-Algorithmus findest du hier:

Zur Referenz

Quiz

Hast du dich mit der Aufgabe beschäftigt? Stimmen deine Beobachtungen mit deinen Erwartungen überein?

nein