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Bildster

Aus Informatiktools

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Bildster
BildsterThumbnail.png
Kurzüberblick
Kurzbeschreibung: Tool für Bildverarbeitung in der Oberstufe
Schlagwörter: Bildverarbeitung, Oberstufe, Anfangsunterricht, Lernumgebung
Altersgruppen: Sek. II
Erscheinungsjahr: 2012
Aktuelle Version: 1.0
Einflüsse: Hamstersimulator
Plattform: Linux
Lizenz: GPL 3
Lizenzkosten (Privat/Bildungseinrichtungen): keine
Bemerkungen: ermöglicht sofortigen Einstieg in das Schreiben eigener Bildverarbeitungsprogramme, setzt aber voraus, dass eine Linux-Umgebung zur Verfügung steht
[1]

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Bildster ist eine Lernumgebung für Bildverarbeitung. Bilder können auf einfache Art erstellt oder aber geladen und bearbeitet werden. Dafür stehen vordefinierte Variablen und Befehle zur Verfügung. Programmiersprache ist Java. Das hohe Anschauungspotential von Bildverarbeitung kann unmittelbar im Unterricht genutzt werden.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Ziele und Besonderheiten

Um alle Hürden mit Bildverarbeitung zu vermeiden, wurde hier ein exterm leicht zu nutzendes Tool erstellt. Damit ist es möglich, im Anfangsunterricht tatsächlich eigene Bildverarbeitungsprogramme zu schreiben (während normalerweise nur Bildbearbeitung eingesetzt wird, um einige Fundamentale Ideen einzuüben). Es existieren die selbsterklärenden Befehle lade(bildname), zeige() und zoom() sowie die vordefinierten Variablen breite und hoehe sowie die Arrays pic[][] (hierhin überträgt lade(...) das geladene Bild, hier kann es manipuliert werden; hier können auch Bilder generisch erstellt werden, und sein Inhalt wird von zeige() angezeigt) sowie pic2[][] (für Zwischenkopien o.Ä., z.B. beim Bilddrehen).

[Bearbeiten] Einfaches Beispiel / Screenshot

Bildster01.png Bildster02.png

[Bearbeiten] Technische Voraussetzungen und Hinweise

Das Tool läuft unter Linux. Es nutzt den Editor gedit zur komfortablen Programmeingabe; zusammen mit dessen Funktion zum Aufruf externer Werkzeuge wird die Programmdatei ausfuehren ausgeführt, die den aktuellen Inhalt als Bildverarbeitungsdatei auffasst.

Es wird das EmbeddedTk-Paket von Dr. R. Hipp verwendet, das kompiliert werden muss.

Würde dieses Paket kompiliert vorliegen, liefe bildster sofort ohne Installation (ob das von der Lizenz her okay wäre, ist offenbar noch nicht geklärt, deshalb gibt es das noch nicht).

Seine Dateien ausfuehren und bildster.c müssen im gleichen Verzeichnis liegen wie die Bildverarbeitungsdatei, die ein Schüler erstellt.

[Bearbeiten] Schulischer Einsatz

Bildster eignet sich für den Oberstufen-Anfangsunterricht. Man kann leicht eigene Bilddateien erzeugen oder vorhandene bearbeiten. Die Schüler können auf Datenseite die Codierung von Bildern erarbeiten (Farbwertzerlegung und -wiederzusammensetzung, Bild als Matrix) und auf Funktionsseite das Adressieren von Bildpunkten über geeignete (ineinandergeschachtelte) For-Schleifen verstehen üben und z.B. durch If-Konstrukte Wertüberläufe vermeiden. Das Tool eignet sich also auch zur Schulung von Fertigkeiten im Umgang mit Kontrollstrukturen.

Seine syntaktischen Eigenheiten (z.B. dass die Hauptmethode mit void main() eingeleitet wird und dass Variablen vor Schleifenköpfen definiert werden müssen, sind vollständig dem Oldenburger Hamstersimulator angepasst.

Bildster eignet sich als Nachfolgetool zum Hamstersimulator, für eine Sequenz, in der Programmierfertigkeiten und anschauliches Denken und Problemlösen weiter ausgebaut werden.

[Bearbeiten] Korrespondierende Inhalts-/Prozessbereiche

Inhaltsbereiche: Algorithmen Prozessbereiche: Modellieren und Implementieren Darstellen und Interpretieren

[Bearbeiten] Inhalte und Themen

Bildverarbeitung

[Bearbeiten] Ideen zum Unterrichtseinsatz

  • einfache PNM-Bilder nach Typ P3 im Editor erstellen und in Bildster schirmfüllend anzeigen lassen
  • einfache Bilder in Bildster erstellen und das Ergebnis (P3-Datei) im Editor anschauen
  • Pixel einfärben
  • Bildränder einfärben lassen
  • Bildränder automatisch erkennen und entfernen lassen
  • Graustufenumwandlung programmieren lassen
  • Bilder invertieren lassen
  • Teilbereiche von Bildern bearbeiten (z.B. für einen Vorher-/Nachher-Vergleich wie im obigen Beispiel)
  • Farbstiche entfernen lassen
  • Falschfarbenbilder erzeugen (z.B. Luftbildaufnahmen der NASA nachbearbeiten)
  • Bilder drehen, Bilder skalieren
  • Aufhellen von Bildbereichen (Spotlighteffekt)
  • Umgebungsoperatoren programmieren, z.B. für Kantenerkennung nach verschiedenen Verfahren (Vergleich!) oder Weichzeichner etc.
  • Rendern in Bildern, z.B. geometrische Zeichenoperationen (Rechtecke, Kreise, Linien mit Bresenham-Algo), Rendern von Text etc.

[Bearbeiten] Einschätzung/ Kritik

Die Installation unter Linux ist relativ kompliziert.

Am IKG, wo es entstanden ist, wird es zusammen mit einem angepassten Knoppix auf einem Stick an die Schüler verteilt. Dann ist es natürlich sehr praktisch zu verwenden (portable Lernumgebung) und die Schüler können mit dem Stick auch Hausaufgaben erledigen.

Im Unterrichtseinsatz erweist Bildster sich als sehr praktisch; die Schüler können damit praktisch aus dem Stand eigene Bildverarbeitungsprogramme erstellen und vor allem vom Start weg viel mit Bildfarbdaten und mit Kontrollstrukturen zur Pixeladressierung herumexperimentieren. Es lassen sich auch leicht Algorithmen zur Bilderzeugung schreiben.

[Bearbeiten] Unterrichtsmaterialien und -beispiele

to do

[Bearbeiten] Referenzen, weiterführende Literatur und Ansprechpartner

Bildster-Homepage für Download