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© sxc.hu

Zurechtgestaucht

Bildproportionen ändern mit Seam-Carving

23.04.2009
Ändert man die Proportionen eines Bildes auf herkömmliche Art, führt das fast immer zu unansehnlichen Ergebnissen. Abhilfe schafft hier Seam-Carving, das die Größenverhältnisse bildwichtiger Elemente beibehält.

Ändert man die Proportionen eines Bildes auf herkömmlichem Weg, führt das in aller Regel zu unbrauchbaren Resultaten: Entweder sieht das Fotomodell danach wie ein Breitmaulfrosch aus, oder der ehemals kreisrunde Mond präsentiert sich als unförmiges Himmelsei. Abhilfe schafft hier eine Technik namens Seam-Carving: Sie versucht, wichtige von unwichtigen Bildelementen zu unterscheiden, um die wichtigen beim Ändern der Größe beizubehalten. Dieses Verfahren beherrscht beispielsweise das Gimp-Plugin Liquid Rescale [1]. Informationen zum eigenständigen Seam-Carver Seamstress und der zugehörigen grafischen Oberfläche Arachne [2] finden Sie im Kasten "Zusammengeflickt".

Zusammengeflickt

Die aktuelle Version 1.1.1 von Arachne (Abbildung 1) unterstützt derzeit lediglich die Bildformate JPEG und TIFF. In den grundlegenden Funktionen unterscheidet sich das Stand-alone-Programm kaum vom Gimp-Plugin, kann aber im Gegensatz zu diesem auch nach der ersten Berechnung die Größe des Bildes beliebig ändern, ohne dass eine zeitraubende Neuberechnung stattfindet.

Andererseits trüben einige Unzulänglichkeiten diese Freude: So erlaubt Arachne entweder das Verändern der Breite oder der Höhe – beides gleichzeitig kann es bislang nicht. Als Markierungswerkzeug zum Schützen oder Freigeben von Bildbereichen stellt Arachne lediglich einen verhältnismäßig kleinen Pinsel bereit, was speziell das Maskieren größerer Bildbereiche zur Geduldsprobe macht. Zum Löschen der Markierungen steht wiederum nur ein Pinselwerkzeug bereit. Zum Entfernen größerer Masken empfiehlt es sich deshalb, das Bild neu zu laden. Ebenfalls störend fällt die fehlende Bildvorschau im Dateibrowser beim Öffnen neuer Bilder auf.

Arachne liefert zwar durchaus brauchbare Resultate, die allerdings dennoch nicht mit denen von Liquid Rescale mithalten können. Gerade bei höheren Stauchungen verschmiert das Programm Linien und Konturen, die das Gimp-Plugin noch korrekt darstellt. Auch das Ausgrenzen von Objekten funktioniert nur begrenzt; im Test hinterließ Arachne auf dem Bild Artefakte der markierten Objekte. Alles in allem wirkt das Programm noch sehr rudimentär, bringt aber immerhin vielversprechende Ansätze mit.

Abbildung 1: In der Verarbeitungsqualität ist Arachne dem Gimp-Plugin zwar unterlegen, bietet diesem gegenüber aber einen gewichtigen Vorteil: Nach einmaligem Berechnen des Bildes lässt es sich ohne weitere Verzögerungen beliebig oft in der Größe verändern.

Nähte geschnitzt

Seam-Carving konzentriert Aufnahmen aufs Wesentliche: Besteht ein Bild aus mehreren weit auseinanderstehenden Hauptmotiven, fasst sie die Technik diese zusammen, indem sie unwichtige Abschnitte ausblendet. Ein weiterer Anwendungsbereich findet sich beim Erzeugen von Panorama-Aufnahmen: Verschaffen Sie Ihrem Bild Luft und damit Atmosphäre, indem Sie es verbreitern, ohne das es gedehnt wirkt. Ebenso eignet sich diese Technik hervorragend dazu, störende Elemente auszublenden, indem Sie diese markieren. Sie verschwinden dann beim Stauchen des Bildes.

Seam-Carving liegt ein Verfahren zugrunde, das zunächst das Bild analysiert und die bildwichtigen Elemente ermittelt. Welche davon relevant sind, entscheidend die Technik anhand des Kontrasts benachbarter Pixel. Da je nach Bildaufbau aber auch unwichtige Elemente einen hohen Kontrast aufweisen können, legen Sie in solchen Fällen die bildwichtigen Teile manuell fest. Beim Verändern der Größe berücksichtigt Seam-Carving diese Bildbestandteile, indem es ihre Proportionen weitgehend beibehält und nur Sequenzen staucht oder dehnt, bei denen es nicht auffällt. Selbst dabei geht diese Verfahrensweise aber so sacht zu Werke, dass normalen Betrachtern die Größenänderung kaum auffällt, da sie die Pixel nicht im herkömmlichen Sinne staucht, sondern konsolidiert. So bleiben beispielsweise gleichmäßige Strukturen, etwa von Wasser oder einer Wiese, beinahe vollständig und proportional korrekt erhalten (Abbildung 2).

Abbildung 2: Beim ersten Bild handelt es sich um das Original, das zweite wurde mit Liquid Rescale gestaucht, das dritte auf die herkömmliche Weise. Beim Reduzieren der Bildbreite mit Liquid Rescale hat sich weder an den Proportionen der Boote noch der Struktur des Wassers etwas verändert. Allerdings zeigt das Bild im gestauchten Hintergrund auch die Grenzen der Technik auf.

Liquid Rescale installieren

Um Liquid Rescale einzurichten, installieren Sie als Benutzer von Ubuntu 8.10 das in den Universe-Repositories bereitstehende Paket gimp-plugin-registry. Für OpenSuse und Mandriva gibt es derzeit keine fertigen Pakete, sodass Sie das Plugin hier aus den Quellen übersetzen müssen. Zuvor gilt es jedoch einige Abhängigkeiten aufzulösen: Installieren Sie dazu die Pakete gimp-devel, gettext und intltool über den Paketmanager Ihrer Distribution.

Anschließend laden Sie das Paket gimp-lqr-plugin-0.6.1.tar.bz2 herunter – sie finden es auch auf der Heft-DVD. Entpacken Sie das Archiv es mit dem Kommando tar xfvj gimp-lqr-plugin-0.6.1.tar.bz2 und wechseln Sie danach auf der Konsole in das neu entstandene Verzeichnis. Von dort erfolgt die Installation über den üblichen Dreisatz ./configure && make && sudo make install.

Bedienung

Um mit dem Plugin zu arbeiten, laden Sie in Gimp zunächst das gewünschte Bild. Es eignen sich in erster Linie Aufnahmen mit großen gleichmäßigen Flächen, da sich andernfalls das Ändern der Proportionen im Bild störend bemerkbar machen kann. Rufen Sie danach die Erweiterung über den Menü-Eintrag Ebene | Liquid rescale... auf. Daraufhin erscheint ein Konfigurationsfenster (Abbildung 3) samt integrierter Vorschau, in dem Sie die Eckdaten der Bildmanipulation einstellen.

Abbildung 3: Im Konfigurationsfenster von Liquid Rescale legen Sie neben der Zielgröße auch fest, welche Bereiche (grün markiert) das Tool vor dem Skalieren schützt und welche es zum Überschreiben (rot markiert) freigibt.

In der linken Hälfte befinden sich unter dem Vorschaubild die Auswahlfelder für die gewünschte Bildgröße, die Sie in verschiedenen Formaten einstellen – etwa Pixel, Prozent oder Zentimeter. In der rechten Fensterhälfte nehmen Sie erweiterte Einstellungen vor. Aktivieren Sie in der Rubrik Ausgabe die Checkbox vor Ausgabe in einer neuen Ebene, erzeugt Gimp einen neuen Layer mit dem in der Größe geänderten Bild. Das Aktivieren von Größe des Bildhintergrundes anpassen bewirkt, dass Gimp die Größe der Arbeitsfläche auf das neue Bild einstellt. Diese Einstellung sollten Sie vor allem dann verwenden, wenn Sie planen, Aufnahmen zu vergrößern.

Elementmasken gliedert sich in die Kategorien Elemente erhalten und Elemente verwerfen. Sie bewirken das Schützen oder bevorzugte Freigeben von markierten Bildbereichen. Sie aktivieren die zunächst ausgegrauten Bereiche mit einem Klick auf das Symbol zum Erstellen eines neuen Dokuments. Damit erzeugt Gimp einen neuen Layer, dessen Name hinter Ebene: erscheint.

Benutzen Sie jetzt die Gimp-Werkzeuge, um Bereiche zu markieren, die Sie schützen oder freigeben möchten. Bereiche mit geraden Kanten markieren Sie am einfachsten mit dem Lasso und füllen danach den ausgewählten Bereich mit dem Füllwerkzeug. Für kompliziertere Strukturen eignet sich der Pinsel oder Stift am besten. Es genügt, den gewünschten Bereich grob zu markieren. Klicken Sie danach im Liquid-Rescale-Fenster auf Aktualisieren, dann erscheinen die Markierungen in der Vorschauansicht. Ein Betätigen von Zurücksetzen links daneben setzt sowohl die Masken als auch die Größeneinstellungen zurück. Um die Vorgaben aufs Bild anzuwenden, klicken Sie auf OK.

Möchten Sie das Ergebnis erst in der Vorschau begutachten, klicken Sie auf das Zahnradsymbol links neben der Größeneinstellung. Das schließt das aktuelle Fenster und öffnet eine neues, kleineres (Abbildung 3), das die Vorgaben aus dem Hauptfenster übernimmt.

Abbildung 4: Änderungen, die Sie im Vorschaumodus von Liquid Rescale einstellen, überträgt das Plugin in Echtzeit aufs Bild, berechnet es dabei aber jedes Mal aufs neue.

Durch einen kleinen Bug in der von uns getesteten Version kommt es vor, dass Sie das Fenster mit der Maus ein wenig bewegen müssen, damit die Änderungen im Bild erscheinen. Speziell bei großen Bildern (im Test 3200x2400 Pixel, also etwa 8 Megapixel) dauert jedes Ändern der Größe über zwei Minuten. Um das Ergebnis zu bewerten, empfiehlt es sich deswegen, vom Bild zuerst eine verkleinerte Version etwa im Format 600x800 Pixel anzufertigen, und die Änderungen erst danach auf das Bild in Originalgröße anzuwenden.

Jedoch ist die Bildgröße nicht der einzige Faktor, der die Verarbeitungsgeschwindigkeit beeinflusst. Eine ebenso wichtige Rolle spielt die Skalierung: Je stärker Sie die Proportionen ändern, desto höher fällt der Rechenaufwand aus. Dieser steigt bei detailreichen Bildern noch einmal an. Schrumpfen Sie das Bild beispielsweise um die Hälfte, kann das je nach Rechnerleistung unter Umständen auch fünf Minuten dauern.

Ein Klick auf das Augensymbol im Vorschaumodus erzeugt eine neue Ebene, in der das Plugin anzeigt, welche Bildbereiche es in welchem Maße skaliert hat. Um den Vorschaumodus zu verlassen, klicken Sie auf Zurück.

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