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Course IPJava: Image Processing with Java
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 Projekt lowpass1 mit leerem Fenster Zeichenfläche Buttonleiste Lowpass Noise und Clear Experimente Weitere Aufgaben |
Im Directory C:\temp ein Sub-Directory lowpass1 anlegen.
TextPad starten Datei Neu
Leere Datei speichern: Datei Speichern unter C:\temp\lowpass1\Lowpass1.java
Schreiben Sie folgende Zeilen:
import java.awt.Container;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Color;
import javax.swing.JFrame;
public class Lowpass1
{
public static void main(String args[])
{
JFrame frame=new JFrame("Lowpass1");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setSize(800,600);
Container cp=frame.getContentPane();
cp.setBackground(Color.WHITE);
cp.setLayout(new BorderLayout());
frame.setVisible(true);
}
}
Übersetzen mit der Tastenkombination Strg+1. Ausführen mit der Tastenkombination Strg+2. Es öffnet sich ein Fenster, das sich nur minimieren, maximieren und schließen lässt. Die Klasse Lowpass1 dient also lediglich dem Aufbau unserer GUI und (später) allen notwendigen Objekt-Instantiierungen.
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Beenden Sie das Programm.
Legen Sie eine neue Datei in TextPad an: Datei Neu
Leere Datei speichern: Datei Speichern unter C:\temp\lowpass1\DrawArea.java
Schreiben Sie folgende Klasse:
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.JComponent;
public class DrawArea extends JComponent
{
int myWidth, myHeight;
int pWidth, pHeight;
final int X_SIZE=11;
final int Y_SIZE=12;
byte[][] b=new byte[Y_SIZE][X_SIZE];
Color[] color;
public DrawArea()
{
Dimension size=getSize();
myWidth=size.width;
myHeight=size.height;
addComponentListener(new ComponentAdapter()
{
public void componentResized(ComponentEvent ev)
{
Dimension size=getSize();
myWidth=size.width;
myHeight=size.height;
}
});
fillColorArray();
clear();
}
private void fillColorArray()
{
color=new Color[10];
for(int i=0; i<color.length; i++)
color[i]=new Color(i*25,i*25,i*25);
}
public void paintComponent(Graphics g)
{
super.paintComponent(g);
setPixelMeasuresToArea();
for(int y=0; y<Y_SIZE; y++)
for(int x=0; x<X_SIZE; x++)
{
g.setColor(color[b[y][x]]);
g.fillRect(x*pWidth, y*pHeight, pWidth, pHeight);
}
}
/**
* Sets pWidth and pHeight to values relative to the current DrawArea
* size.
*/
private void setPixelMeasuresToArea()
{
pWidth=myWidth/X_SIZE;
pHeight=myHeight/Y_SIZE;
}
public void reset()
{
byte[][] tmp={{9,0,0,0,0,0,0,0,0,0,9},
{0,0,0,0,9,9,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,5,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,9,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,0,9,0,0,0,0,0},
{0,9,9,9,9,9,9,9,9,9,0},
{0,0,0,0,9,9,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,9,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,0,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,0,9,0,0,0,0},
{0,0,0,0,9,0,9,0,0,0,0},
{9,0,0,0,0,0,0,0,0,0,9}};
b=tmp;
}
public void lowpass(int size, int weight)
{
}
public void noise()
{
}
public void clear()
{
}
}
Übersetzen mit Strg+1.
Es wäre ebenso möglich die neue Klasse in die Datei Lowpass1.java zu schreiben und nicht in ein extra File zu speichern. Allerdings ist eine zusätzliche Datei wesentlich übersichtlicher.
Nun müssen wir unserem JFrame noch eine Instanz der neuen Klasse als GUI-Komponente zuweisen.
Wechseln Sie dazu in TextPad zur Datei Lowpass1: Fenster 1 C:\...\Lowpass1.java
Ergänzen Sie die Methode public static void main(String[] args) von Lowpass1, so dass sie so aussieht:
public static void main(String[] args)
{
JFrame frame=new JFrame("Tiefpass");
DrawArea drawArea=new DrawArea();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setSize(800,600);
Container cp=frame.getContentPane();
cp.setBackground(Color.WHITE);
cp.setLayout(new BorderLayout());
cp.add(drawArea);
frame.setVisible(true);
}
Übersetzen mit Strg+1, ausführen mit Strg+2.
Wichtig:
Wenn die Java Runtime Environment eine Java-Klasse ausführt, dann sucht sie automatisch nach der main()-Methode in dieser Klasse. Führen Sie immer nur die Klasse mit der main()-Methode aus - in unserem Fall also immer nur die Klasse Lowpass1 - ansonsten erhalten Sie eine Fehlermeldung.
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Beenden Sie das Programm.
Legen Sie eine neue Datei in TextPad an: Datei Neu
Leere Datei speichern: Datei Speichern unter C:\temp\lowpass1\ButtonBar.java
Schreiben Sie folgende Klasse:
import java.awt.GridLayout;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.util.HashMap;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JButton;
public class ButtonBar extends JPanel
{
static public final String[] BUTTON_NAME={"Homunculus", "Lowpass 3x3",
"Lowpass 5x5", "Lowpass 7x7", "LPMidWeight", "Noise", "Clear"};
static public final String[] BUTTON_CMD={"drawHomunculus", "useLowpass3",
"useLowpass5", "useLowpass7", "setLPMidWeight", "useNoise", "clearArea"};
JButton[] button=new JButton[BUTTON_NAME.length];
DrawArea drawArea;
int lpMidWeight=1;
public ButtonBar(DrawArea draw)
{
drawArea=draw;
setLayout(new GridLayout(0,1));
ActionListener listener=new ButtonListener();
for(int i=0; i<button.length; i++)
{
if(i==4)
button[i]=new JButton(BUTTON_NAME[i]+"="+lpMidWeight);
else
button[i]=new JButton(BUTTON_NAME[i]);
button[i].setActionCommand(BUTTON_CMD[i]);
button[i].addActionListener(listener);
add(button[i]);
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
class ButtonListener implements ActionListener
{
HashMap commandMap=new HashMap(BUTTON_CMD.length);
public ButtonListener()
{
for(int i=0; i<BUTTON_CMD.length;i++)
commandMap.put(BUTTON_CMD[i], new Integer(i));
}
public void actionPerformed(ActionEvent ev)
{
int cmd=((Integer)commandMap.get(ev.getActionCommand())).intValue();
switch(cmd)
{
case 0:
drawArea.reset();
drawArea.repaint();
break;
}
}
}
}
Übersetzen mit Strg+1.
Nun müssen wir (wie vorher die DrawArea) unserem JFrame noch die Buttonleiste zuweisen.
Wechseln Sie dazu in TextPad zur Datei Lowpass1: Fenster 1 C:\...\Lowpass1.java
Fügen Sie die folgenden Zeilen als vorletzte Anweisungen (vor die Zeile frame.setVisible(true);) in die Methode public static void main(String[] args) von Lowpass1 ein:
ButtonBar buttonBar=new ButtonBar(drawArea);
cp.add(buttonBar, BorderLayout.EAST);
Übersetzen mit Strg+1, ausführen mit Strg+2. Erproben Sie die Buttonleiste. Allerdings funktioniert bisher nur der Button Homunculus.
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Beenden Sie das Programm.
Wechseln Sie in TextPad zur Datei DrawArea: Fenster 2 C:\...\DrawArea.java
Version 2: Erweitern Sie die Methode public void lowpass(int size, int weight) der Klasse DrawArea, bis sie so aussieht:
public void lowpass(int size, int weight)
{
int lowpassSize=size;
int addMidWeight=weight-1;
int norm, x, y, xx, yy;
int d=lowpassSize/2;
int sum;
byte[][] temp=new byte[Y_SIZE][X_SIZE];
for(y=0; y<Y_SIZE; y++)
for(x=0; x<X_SIZE; x++)
temp[y][x]=b[y][x];
for(y=0; y<Y_SIZE; y++)
for(x=0; x<X_SIZE; x++)
{
sum=addMidWeight*temp[y][x];
norm=addMidWeight;
for(yy=y-d; yy<=y+d; yy++)
{
if(yy<0 || yy>=Y_SIZE)
continue;
for(xx=x-d; xx<=x+d; xx++)
{
if(xx<0 || xx>=X_SIZE)
continue;
sum+=temp[yy][xx];
norm++;
}
}
b[y][x]=(byte)(sum/norm);
}
}
Übersetzen mit Strg+1.
Wechseln Sie in TextPad zur Datei ButtonBar: Fenster 3 C:\...\ButtonBar.java
Schreiben Sie folgende neuen Cases unterhalb des letzten break; von case 0: in der Methode public void actionPerformed(ActionEvent ev) der Event Handler Klasse ButtonListener:
case 1:
drawArea.lowpass(3, lpMidWeight);
drawArea.repaint();
break;
case 2:
drawArea.lowpass(5, lpMidWeight);
drawArea.repaint();
break;
case 3:
drawArea.lowpass(7, lpMidWeight);
drawArea.repaint();
break;
case 4:
lpMidWeight++;
button[4].setText(BUTTON_NAME[4]+"="+lpMidWeight);
break;
Übersetzen mit Strg+1. Wechseln Sie in TextPad zur Datei Lowpass1: Fenster 1 C:\...\Lowpass1.java. Ausführen mit Strg+2. Erproben Sie die 3 Tiefpässe und die Wirkung von hö;heren (> 9) Faktoren von LPMidWeight.
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Beenden Sie das Programm.
Wechseln Sie in TextPad zur Datei DrawArea: Fenster 2 C:\...\DrawArea.java
Version 3: Erweitern Sie die Methode public void noise() der Klasse DrawArea, bis sie so aussieht:
public void noise()
{
for(int y=0; y<Y_SIZE; y++)
for(int x=0; x<X_SIZE; x++)
{
int noise=(int)(Math.random()*3)-1;
noise+=b[y][x];
if(noise<0)
b[y][x]=0;
else if (noise>9)
b[y][x]=9;
else
b[y][x]=(byte)noise;
}
}
Erweitern Sie die Methode public void clear() der Klasse DrawArea, bis sie so aussieht:
public void clear()
{
for(int y=0; y<Y_SIZE; y++)
for(int x=0; x<X_SIZE; x++)
b[y][x]=0;
}
Übersetzen mit Strg+1.
Wechseln Sie in TextPad zur Datei ButtonBar: Fenster 3 C:\...\ButtonBar.java
Schreiben Sie folgende neuen Cases unterhalb des letzten break; von case 4: in der Methode public void actionPerformed(ActionEvent ev) der Event Handler Klasse ButtonListener:
case 5:
drawArea.noise();
drawArea.repaint();
break;
case 6:
lpMidWeight=1;
button[4].setText(BUTTON_NAME[4]+"="+lpMidWeight);
drawArea.clear();
drawArea.repaint();
Übersetzen mit Strg+1. Wechseln Sie in TextPad zur Datei Lowpass1: Fenster 1 C:\...\Lowpass1.java. Ausführen mit Strg+2. Erproben Sie Noise (auch mehrfach drücken) und Clear.
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(1) Verändern Sie Pixel in der Homunculus-Matrix (nur Werte zwischen 0 und 9 !).
(2) Vergrö;ßern Sie final int X_SIZE von 11 auf 12 und final int Y_SIZE von 12 auf 13. Fügen Sie an die Homunculus-Matrix entsprechend eine Spalte und eine Zeile an.
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Lesen sie die JavaTM 2 SDK, Standard Edition Documentation zu den Sprachelementen, die Sie geschrieben haben (siehe: http://java.sun.com/j2se/1.4.1/search.htm). Schauen Sie sich vor allem die Dokumentation zu den Klassen java.awt.GridLayout, java.awt.BorderLayout, javax.swing.JButton, javax.swing.JPanel und java.util.HashMap an.
Erarbeiten Sie sich die Logik der 4 verschachtelten for-Schleifen in der Methode public void lowpass(int size, int weight).
Programmieren Sie eine vereinfachte Methode myLowpass der festen Größe 3x3, ohne Randbehandlung und ohne Mittengewichtung.
Erfinden und erproben Sie neue Varianten des Programms in Form von neuen Projekten lowpass2, lowpass3 usw. nach obigem Muster.
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