Programmierung 1 Studiengang MI / WI

Transkript

1 Programmierung 1 Studiengang MI / WI Dipl.-Inf., Dipl.-Ing. (FH) Michael Wilhelm Hochschule Harz FB Automatisierung und Informatik mwilhelm@hs-harz.de Raum Tel / FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 1

2 Inhalt der Vorlesung Überblick: Erste Beispiele, Interaktion elementare Datentypen Variablen und Kontrollstrukturen Arrays und Funktionen Objekte und Methoden Bilder mittels PImage Algorithmen und Pseudocode Laufzeitverhalten Simulation Bibliotheken Grundlegende Algorithmen und Methoden: Suchen und Sortieren Hashing Rekursion Graphen Dynamische Programmierung Von Processing zu Java Folien basierend auf Daniel Schiffman Learning Processing und Donald W. Smith Folien basierend auf Vorlesung Programmierung1 von Prof. Singer FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 2

3 Kapitel Bilder Klasse PImage Attribute Methoden Allgemeine Methoden loadimage tint image FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 3

4 Klassen PImage Pimage bietet die Funktionalität, um Bilder anzeigen zu können Atribute width Breite des Bildes height Höhe des Bildes pixels[] öffentliche Arrays der Pixel mit den Farben Allgemeine Methoden image image(int x, inty) image(int x, int y,int width, int height) Bilder sind im data -Ordner FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 4

5 Beispiel: Image_01 PImage image1; void setup() { size(breite, HOEHE); image1 = loadimage("bild1.jpg"); void draw() { background(0, 200, 255); image(image1, 20, 20); // image, x, y FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 5

6 Beispiel: Image_01 FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 6

7 Beispiel Image_02 Änderung: Datei: bild2.jpg, kleiner skaliert Anzeige beim Mauskursor? FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 7

8 Methoden von PImage get set copy mask get() get(x,y) liefert komplette Bild liefert Pixelfarbe bei x,y get(x,y,width,height) liefert Bildauschnitt set(x,y) set(x,y,img) setzt eine Farbe für x/y kopiert ein Bild in ein Bild kopiert innerhalb eines Bildes copy(sx, sy, swidth, sheight, dx, dy, dwidth, dheight); copy(srcimg, sx, sy, swidth, sheight, dx, dy, dwidth, dheight); mask(img) mask(array) img dient als Maske für Alpha-Wert array dient als Maske für Alpha-Wert FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 8

9 Methoden von PImage Blend einfügen von Pixel in ein Bild Mehrere komplexe Modi filter Interne Konvertierung eines Bildes THRESHOLD, GRAY, INVERT, POSTERIZE, BLUR, OPAQUE, ERODE, or DILATE PImage a; a = loadimage( bild1.jpg"); a.filter(gray); image(a, 50, 0); save() Saves the image to a TIFF, TARGA, PNG, or JPEG file resize() FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 9 Changes the size of an image to a new width and

10 Methoden von PImage save Speichern des Bildes nach TIFF, TARGA, PNG, JPG wichtig für createimage resize Ändert die Größe eines Bildes loadpixels lädt die Pixel aus dem Bild. Speicherung in ein eindimensionales Array: pixels[] array updatepixels Das Array pixels wird als Bild zurückgeschrieben FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 10

11 Beispiel Image_03 Änderung: Dateien: bild1.jpg bild2.jpg bild3.jpg Maustaste gedrückt Alle Bilder bewegen sich auf den Cursor zu FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 11

12 Beispiel Image_03 FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 12

13 Beispiel Image_04 void mousepressed() { for (int i=0; i<max; i++) { x[i]+= calc(mousex,x[i],step); y[i]+= calc(mousey,y[i],step); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 13

14 Bildbearbeitung in Processing FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 14

15 Direkter Zugriff auf Bildpixel Nach dem Aufruf der Methode loadpixels()stehen die Pixel des Bildes als 1-dimensionales Array zur Verfügung. Attribut pixels Nach Veränderungen der Pixel müssen diese mittels der Methode updatepixels() wieder in das Bild geschrieben werden. Datentyp color enthält 32-bit Ganzzahl, jeweils 8 bit für rot, grün, blau und alpha. FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 15

16 Direkter Zugriff auf Bildpixel breite = höhe = 5 Umwandlung von 2D (i,j) in 1D (index) für pixel[] Array index = zeile * breite + spalte FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 16

17 PImage img; void setup() { image1 = loadimage("bild1.jpg"); size(img.width, img.height); void draw() { img.loadpixels(); for(int j=0; j<img.height; j++) { for(int i=0; i<img.width; i++) { int index = j*img.width + i; float r = red(img.pixels[index]); float g = green(img.pixels[index]); float b = blue(img.pixels[index]);... // Bearbeite Pixelfarben hier img.pixels[index] = color(r, g, b); // for // for img.updatepixels(); // draw image_06 FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 17

18 image_06 image1.pixels[index] = color(b,r,g); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 18

19 Beispiel: image_07 Schwarz-Weiß: col1=(int) ((b+r+g)/3); image1.pixels[index] = color(col1,col1,col1); Ohne Rot-Anteil: image1.pixels[index] = color(0,g,b); Brightness: image1.pixels[index] = color( r*1.1, g*1.1, b*1.1); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 19

20 Beispiel: image_07 FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 20

21 Beispiel: image_08: blur-filter beim Tastendruck FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 21

22 float fred=0.5; image_08 float fgreen=0.2; float fblue=0.3; void calc() { image1.loadpixels(); for (int j=0; j<image1.height; j++) { for (int i=0; i<image1.width; i++) {... image1.pixels[index] = color(r*fred,g*fgreen,b*fblue); // for // for image1.updatepixels(); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 22

23 Beispiel: image_08 void keypressed() { fred=random(0,2); fgreen=random(0,2); fblue=random(0,2); println("red: "+fred +" Green: "+fgreen +" Blue: "+fblue); calc(); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 23

24 Beispiel: image_09: Analyse der Farbpixel final int MAX=256; PImage image1; int[][] rgb1=new int[max][3]; void setup() { String[] captions={"rot","gruen","blau"; image1 = loadimage("bild1.jpg"); for (int i=0; i<max;i++) { for (int j=0; j<3; j++) { rgb1[i][j]=0; calc(); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 24

25 Beispiel: image_09: Analyse der Farbpixel for (int i=0; i<max;i++) { print("i: "+i+" "); for (int j=0; j<3; j++) { print(captions[j]+": "+rgb1[i][0]+" "); println(); FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 25

26 void calc() { image1.loadpixels(); for (int j=0; j<image1.height; j++) { for (int i=0; i<image1.width; i++) { int index = j*image1.width + i; int r = (int)red(image1.pixels[index]); int g = (int)green(image1.pixels[index]); int b = (int)blue(image1.pixels[index]); // Bearbeite Pixelfarben hier rgb1[r][0]++; // Addiere rot-anteil rgb1[g][1]++; // Addiere grün-anteil rgb1[b][2]++; // Addiere blau-anteil // for // for FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 26

27 i: 0 rot: 95 gruen: 95 blau: 95 i: 1 rot: 120 gruen: 120 blau: 120 i: 2 rot: 42 gruen: 42 blau: 42 i: 3 rot: 45 gruen: 45 blau: 45 i: 4 rot: 38 gruen: 38 blau: 38 i: 5 rot: 15 gruen: 15 blau: 15 i: 6 rot: 15 gruen: 15 blau: 15 i: 7 rot: 13 gruen: 13 blau: 13 i: 8 rot: 26 gruen: 26 blau: 26 i: 9 rot: 13 gruen: 13 blau: 13 i: 10 rot: 16 gruen: 16 blau: 16 i: 11 rot: 21 gruen: 21 blau: 21 i: 12 rot: 14 gruen: 14 blau: 14 FB Automatisierung und Informatik: Programmierung 1, MI/WI 27