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Das YaleFaces-Paket

In diesem Kurs greifen wir insbesondere auf das YaleFaces-Datenpaket zurück, welches wir daher zunächst vorstellen möchten:

Zur Referenz

Das YaleFaces-Datenpaket stellt insgesamt 2432 Fotos von Gesichtern bereit. Um genauer zu sein: Es handelt sich um insgesamt 38 Personen, die jeweils aus 64 unterschiedlichen Positions- bzw. Lichtverhältnissen fotografiert wurden. Sämtliche Bilder stehen als Schwarz-Weiß-Aufnahme zur Verfügung und wurden auf eine Größe von 42 x 48 Pixel skaliert.

Das Datenpaket stellt verschiedene Möglichkeiten bereit, wie die Daten ausgelesen werden können. Wir werden vor allem die Funktion YaleFaces.matrix() nutzen, die sämtliche Bilder in einer großen Tabelle bzw. Matrix zusammenführt, wobei jede Zeile ein einzelnes Foto beschreibt. Dies bedeutet zusammenfassend:

Der Rückgabewert von YaleFaces.matrix() ist eine Matrix bestehend aus 2432 Zeilen und 2016 Spalten.

Jede Zeile beschreibt genau ein Schwarz-Weiß-Bild mit einer Breite von 42 und einer Höhe von 48 Pixel, wobei die 2016 Zahlen einer Zeile als Werte der Pixel der Reihe nach von oben links nach unten rechts zu verstehen sind.

Beispiel

Zur Verwendung des YaleFaces-Datenpakets.

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <script src="taralino.js"></script>
  <script src="YaleFaces.js"></script>
</head>
<body>
<script>

// Saemtliche Bilder als Matrix auslesen
var A = YaleFaces.matrix();

// Index einer zufaelligen Zeile waehlen
var k = Math.floor(random(0, A.length));

// Bild zur gewaehlten Zeile darstellen
var M = Picture.vector(A[k], {width:42});
Picture.draw(M, {zoom:4});

</script>
</body>
</html>

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Aufgrund der Größe der Datenmatrix (2432 Zeilen und 2016 Spalten) bedarf es einiger Rechenzeit, um eine Singulärwertzerlegung zu bestimmen bzw. eine Hauptkomponentenanalyse durchzuführen. Daher verwenden wir im Quellcode in den nachfolgenden Abschnitten die Funktion YaleFaces.matrix_small(), um eine kleinere Datenmatrix zu erhalten:

Der reduzierte Umfang beinhaltet von den 38 Personen nicht alle 64 Aufnahmepositionen, sondern jeweils nur die ersten drei. Zudem werden die Bilder auf 21 x 24 Pixel skaliert. Dies bedeutet zusammenfassend:

Der Rückgabewert von YaleFaces.matrix_small() ist eine Matrix bestehend aus 114 Zeilen und 504 Spalten.

Beispiel

Zur Verwendung des YaleFaces-Datenpakets.

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <script src="taralino.js"></script>
  <script src="YaleFaces.js"></script>
</head>
<body>
<script>

// Saemtliche Bilder als Matrix auslesen
var A = YaleFaces.matrix_small();

// Index einer zufaelligen Zeile waehlen
var k = Math.floor(random(0, A.length));

// Bild zur gewaehlten Zeile darstellen
var M = Picture.vector(A[k], {width:21});
Picture.draw(M, {zoom:4});

</script>
</body>
</html>

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Aufgabe

Mache dich auch mit der Funktion YaleFaces.get() vertraut:

Zur Referenz

Nutze die Funktion, um alle 64 Bilder einer zufälligen der insgesamt 38 Personen darzustellen.