MatLab Teil 2: weitere Operationen, Dateien und Bildformate

Transkript

1 MatLab Teil 2: weitere Operationen, Dateien und Bildformate Dr. Martin Gollbach 1

2 Weitere Operationen 2

3 Vergleichsoperationen Gleichheit Symbol: == Bsp.: if I == J end A(I,J) = 1; Ungleichheit Symbol: ~= Größer Symbol: > Größer-Gleich Symbol: >= Kleiner Symbol: < Kleiner-Gleich Symbol: <= 3

4 Vergleichsoperationen Bei Matrizen wird Element für Element verglichen: A = 1 2 B = A < B =

5 Logische Operatoren Elementweises UND, Symbol: & Elementweises ODER, Symbol: A = 1 0 B = A & B = A B =

6 Logische Operatoren Skalares UND, Symbol: && A = 1 B=1 A && B = 1 A = 1 B=0 A && B = 0 A = 0 B=1 A && B = 0 A = 0 B=0 A && B = 0 Skalares ODER, Symbol: A = 1 B=1 A B = 1 A = 1 B=0 A B = 1 A = 0 B=1 A B = 1 A = 0 B=0 A B = 0 6

7 Bitoperationen Bitoperationen wirken sich auf die einzelnen Bits einer binär gespeicherten Zahl aus. Logisches UND: C = bitand(a, B) Logisches ODER: C = bitor(a, B) Logisches EXCLUSIV-ODER: C = bitxor(a, B) 7

8 Bitoperationen Beispiele zur Anwendung: A = 6 = 0110) 2 Viertes Bit von A setzen: 1. Maske bauen B = 1000) 2 = 8 2. Logisches OR C = bitor(a, B) = 1110) 2 = 14 Zweites Bit von A löschen: 1. Maske bauen B = 1101) 2 = Logisches AND C = bitand(a, B) = 0100) 2 = 4 8

9 Dateien 9

10 Dateien Dateien sind Byteketten auf Datenträgern, i.a. Festplatten. Dateien sind nicht flüchtig, sind persistent. Dateien können Texte, Sprachdaten, Bilddaten, Programme u.v.a. enthalten. Damit eine Anwendung einen Dateiinhalt lesen kann muss das Dateiformat definiert sein. Das Dateiformat legt fest, welche Daten an welchen Stellen stehen. 10

11 Dateioperationen Low level File I/O: Fopen - Öffnet eine Datei und liefert eine ID Def.: FID = FOPEN(FILENAME,PERMISSION) PERMISSION: 'r' read 'w' write (create if necessary) 'a' append (create if necessary) FID = Zahl >2 Standard FIDs: 0 = standard input 1 = standard output 2 = standard error 11

12 Dateioperationen Low level File I/O: Fwrite schreibt Matrix in eine Datei Def.: COUNT = FWRITE(FID, A, PRECISION) Fread - liest Vektor aus einer Datei Def.: A = FREAD(FID, SIZE, PRECISION) A Matrix, spaltenweise (!) PRECISION default = unit8 = 1 Byte 'int8' integer, 8 bits. 'int16' integer, 16 bits. 'int32' integer, 32 bits. 'float32' floating point, 32 bits. 'float64' floating point, 64 bits. 12

13 Dateioperationen Low level File I/O: Fclose - schließt eine Datei Def.: Ret = FCLOSE(FID) Ret = 0 wenn OK Ret ist 1 bei Fehler 13

14 Dateioperationen Beispiel zeicheweises Schreiben: A=[1 2 3; 4 5 6; ] fid = fopen('mydatei.bin','w'); count = fwrite (fid, A, 'uint8'); fclose(fid); fprintf('%d elements writen\n', count); 14

15 Dateioperationen Beispiel zeichenweises Lesen: Fid = fopen('mydatei.bin','r'); A = fread (fid, 9, 'uint8'); fclose(fid); fprintf('read:\n'); A %Vektor ausgeben A =

16 Dateioperationen Matrizen schreiben / lesen: save filename A Speicher Matrix A im der Datei filename.mat load filename Lädt Matrix A aus Datei filename.mat Bsp:. A=[1 2 3; 4 5 6; ]; save MyA A; A=0; load MyA A A = (vollständig) 16

17 Bildformate 17

18 Bildformate Vektororientiert Bsp. HPGL, CAD-Formate + beliebig vergrößerbar + geringe Datenmengen - Umsetzung realer Bilder schwierig 18

19 Bildformate Rasterorientiert Bsp.: unkomprimiert: komprimiert verlustfrei: komprimiert verlustbehaftet:.bmp.gif.jpg - begrenzte Auflösung - hohe Datenmengen + Umsetzung realer Bilder einfach (Scannen) 19

20 Bildformate Allgemeiner Aufbau: Datei = Header + Rumpf Header macht Angaben über Dateityp, Auflösung, Anzahl Farben, Kompressionsart, Verwendung von Lookup-Tables Rumpf beinhaltet die Bildinformation, z.b. unkromprimiert: Ein Byte stellt achte BW-Pixel dar Ein Byte stellt den Grauwert eines Pixels dar Drei Byte stellen einen RGB-Wert eines Pixels da Ein Byte stellt Eintrag in Lookup-Table dar, Lookup-Table beinhaltet die Farbe mit drei Byte pro RGB-Wert 20

21 BMP-Format BMP = Windows Bit Map Format Beschreibung in Datei Windows Bitmap Wikipedia.htm 21

22 Aufgaben 1. Lesen Sie die Datei Windows Bitmap Wikipedia.htm 2. Schreiben Sie eine Funktion BMP_read_header(), mit folgender Funktionalität: - Einlesen der Datei deren Name übergeben wird - Überprüfen ob es eine BMP-Datei ist - Ausgabe folgender Daten aus dem Header: - Dateigröße, - Bildbreite - Bildhöhe - Anzahl Planes - Anzahl Color Bit pro Pixel - Compressionsmode - Lesen sie dabei zur Probe die Datei Drachen.BMP ein. 22

23 Aufgaben 3. Erweitern Sie die Funktion so, dass die Bilddaten in einer Matrix zurück gegeben werden. Benutzen dabei die Funktion cast() um eine Matrix vom typ (N, M, color) mit Elementen vom Typ uint8 zu erzeugen. Nennen Sie die neue Funktion BMP_read_data(). Lesen Sie zur Kontrolle der Funktion BMP_read_data() die Datei Drachen.BMP und zeigen sie das Bild mit dem Befehl image(). Hinweis: Drachen sind grün. 23

24 Zusatzaufgaben 5. Schreibe ein Script, welches eine Datei Streifen.BMP erzeugt. Die Datei soll eine korrekte BMP.Datei sein und ein Bild aus blauen und roten Streifen enthalten. 6. Lesen Sie die Datei mit dem Befehl Imread() ein und stellen Sie sie mit dem Befehl image() dar. 24

25 Fin 25