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--- farbbild_-_graubild_-_binaerbild [2024/01/20 09:03] – angelegt torsten.roehl
+++ farbbild_-_graubild_-_binaerbild [2024/01/20 09:26] (aktuell) – [Beispiel] torsten.roehl
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 Dieser Abschnitt behandelt die Umwandlung von Farbbildern im RGB-System in Graubilder.  Graubilder wiederum können dann in Binärbilder umgewandelt werden.
 ===== Umwandlung von Farbbildern im RGB-System in Graubilder =====
+Die Umwandlung von Farbbildern in Graubilder erfolgt mit folgender Vorschrift:
+  * **Luminanz:   **     **y** = 0.3 ·<color #ed1c24> r</color> + 0.59 · <color #22b14c>g</color> + 0.11 · <color #00a2e8>b</color>
+mit\\
+<color #ed1c24>r = Rotanteil (0-255)</color>\\
+<color #22b14c>g = Grünanteil (0-255)</color>\\
+<color #00a2e8>b = Blauanteil (0.255)</color>\\
+**y** ist der Grauwert der auch als **Luminanz** bezeichnet wird.
+==== Beispiel ====
+Das folgende Programm lädt ein Bild und berechnet die Luminanz (den Grauwert) an der Stelle x=5, y=4.<Code Java linenums:1>
+import java.awt.Color;
+import de.informatics4kids.Picture;
+import de.informatics4kids.PictureViewer;
+public class Luminanz {
+    public static void main(String[] args) {
+      Picture pic = new Picture();
+      pic.open("/home/student/katze.jpg");
+          // Farbwert holen
+      Color alt = pic.getColor(4, 3);
+      int y = (int) (0.3 * alt.getRed() + 0.59 * alt.getGreen() + 0.11 * alt
+                .getBlue());
+      // neuen Farbwert erstellen und setzen
+      Color grau = new Color(y, y, y);
+      pic.setColor(4,3, grau);
+      System.out.println("Luminanz=" + y );
+    }
+}
+</Code>
+|{{ :inf:java:krebsnebel_color.png?300 |}}|{{ :inf:java:krebsnebel_grey.png?300 |}} |
+|<WRAP>**Das Orginal:**\\
+Der Krebsnebel zeigt die Überreste einer Supernova (Sternenexplosion). Sie wurde im Jahre 1054 von Chinesen beobachtet.</WRAP> |<WRAP>D**as Graubild:**\\ Hier wurde für jeden Pixel anhand der oben gegebenen Vorschrift die Luminanz berechnet  und in einem neuen Bild abgespeichert.</WRAP>|
+Die Werte für 30% Rot-, 59% Grün- und 11% Blauanteil, die auch von Gimp verwendet werden um Graubilder zu erzeugen, haben ihre Begründung letztendlich in der Psychophysik (z.B. Weber-Fechner-Gesetz).  Beispielsweise nimmt das menschliche Auge grün heller wahr als rot und rot wiederum heller als blau.
+Die Ursprünge der Formel liegen u.a. in der Fernsehtechnik, denn bei der Darstellung von Farb- und Schwarz/Weiß-Bildern wurde sie früh benötigt.
 ===== Umwandlung von Graubildern in Binärbilder =====
+== Der Schwellenwert c ==
+Ein Graubild enthält noch viele verschiedene Grauanteile. Wenn man lediglich zwei verschiedene Farbwerte (schwarz/weiß) verwendet, bekommt man ein Binärbild. Dabei ist erst einmal nicht klar definiert, ab wann ein Grauwert nun schwarz oder weiß werden soll. Oft muss ein Schwellenwert c experimentell gefunden werden, um gute Ergebnisse zu erhalten.
+  * Alle Grauwerte unterhalb des Schwellenwerts werden schwarz.
+  * Diejenigen Grauwerte, die größer oder gleich dem Schwellenwert sind, werden weiß.
+Das folgende Programm lädt ein Graubild und berechnet den Farbwert (schwarz oder weiß) für einen Pixel an der Stelle x=5, y=4.d.h. die Bildkoordinaten sind (4,3).
+==== Beispiel ====
+<Code Java linenums:1>
+import java.awt.Color;
+import de.informatics4kids.Picture;
+public class Main {
+    public static void main(String[] args) {
+        // testbild.jpg öffnen
+        Picture pic = new Picture();
+        pic.open("/home/student/Bilder/testbild.jpg");
+        // Farbe beziehen
+        Color color = pic.getColor(4,3);
+        // Grauwert berechnen - alle Farbwerte sind gleich!
+        int g = color.getRed();
+        // BInärwert berechnen
+        int binarvalue;
+        if (g <= 150)
+            binarvalue = 0;
+        else
+            binarvalue = 255;
+        // Binärwert in neue Farbe einfügen
+        Color binarcolor = new Color(binarvalue, binarvalue, binarvalue);
+    }
+</Code>
+|{{:inf:java:krebsnebel_grey.png?200|}} |{{:inf:java:krebsnebel_binar2.png?200|}}|{{ :inf:java:krebsnebel_binar.png?200|}}|
+|Das Orginal Graubild.|Binärbild mit Schwellenwert  c=50. Der Schwellenwert ist nicht ideal, da viele Details im Bildinneren verlorengehen.|Binärbild mit Schwellenwert c=180|
 ===== Ein wenig 'brighter'... =====
-=====  =====
+In der Java-Bibliothek existieren zwei Methoden - **brighter()** und **darker()** - mit deren Hilfe ein Farbwert heller beziehungsweise dunkler gesetzt werden kann.
+  * Color brighter() liefert einen helleren Farbton zurück.
+  * Color darker() liefert einen dunkleren Farbton zurück.
+Da für diese Methoden der Quellcode eingesehen werden kann, können wir unmittelbar nachvollziehen, was im Detail geschieht.
+|<Code Java linenums:1>
+public Color brighter() {
+    return new Color(Math.min((int)(getRed()  *(1/FACTOR)), 255),
+                     Math.min((int)(getGreen()*(1/FACTOR)), 255),
+                     Math.min((int)(getBlue() *(1/FACTOR)), 255));
+}
+public Color darker() {
+    return new Color(Math.max((int)(getRed()  *FACTOR), 0),
+                     Math.max((int)(getGreen()*FACTOR), 0),
+                     Math.max((int)(getBlue() *FACTOR), 0));
+}
+</Code>|
+|Codebeispiel aus der Java-Bibliothek. Die Konstante FACTOR hat dabei den Wert 0.7.|
+==== Beispiel ====
+Das folgende Programm lädt ein Bild und  setzt den Bildpunkt an der Stelle x=5, y=4 ein wenig "brighter".
+<Code Java linenums:1>
+import java.awt.Color;
+import de.informatics4kids.Picture;
+import de.informatics4kids.PictureViewer;
+public class Main {
+    public static void main(String[] args) {
+      Picture pic = new Picture();
+      pic.open("/home/student/katze.jpg");
+      Color alt = pic.getColor(4, 3);
+     Color neu = alt.brighter();
+      pic.setColor(4,3, neu);
+    }
+}
+</Code>
+Durchläuft man alle Bildpunkte (Pixel) kann man auf diese Weise Bilder //aufhellen// b.z.w. //verdunkeln//.
+| {{ :inf:java:hund_normal.png?200 |}}|{{ :inf:java:hund_brighter.png?200 |}} | {{ :inf:java:hund_darker.png?200 |}}|
+|Orginal Bild|Die Java-Methode ''brighter'' angewandt auf das Bild.|Die Java-Methode ''darker'' angewandt auf das Bild.|
+<WRAP center round info 100%>
+Wer tiefer einsteigen will, dem sei das Buch //Java Insel (Kapitel 'Farben')// empfohlen. Dort wird auch erklärt, wie man echte Helligkeitsänderungen erzeugt.
+</WRAP>