Jan gewinnt die Code Competition

IT-Talents: Hallo Jan, herzlichen Glückwunsch zu Deinem ersten Platz bei der Code Competition „Mustererkennung“! Erzähl den anderen IT-Talenten doch kurz etwas über Dich.

Jan: Ich bin 19 Jahre alt und jetzt in den letzten Wochen meiner Schulzeit, da ich dieses Jahr das Abitur abschließe. Ich habe vor ca. 6 Jahren mit dem Programmieren angefangen und bin immer auf der Suche nach spannenden Aufgaben und Herausforderungen.

IT-Talents: Was hat Dich motiviert, an der Competition teilzunehmen und wie bist Du auf den Wettbewerb aufmerksam geworden?

Jan: Ich habe vor einem halben Jahr von einem Schulkamerad von der it-talents Seite erzählt bekommen. Seitdem schaue ich immer mal wieder vorbei und gucke was es so Neues gibt, wobei mich diese Code Competition besonders angesprochen hat. Daraufhin habe ich relativ schnell mit dem Programmieren angefangen und mich immer weiter damit beschäftigt.

IT-Talents: Wie bist Du an die Lösung der Aufgabenstellung herangegangen? Hattest Du schon Erfahrung mit Algorithmen zur Mustererkennung?

Jan: Erfahrung mit dem Thema hatte ich noch nicht wirklich. Es gab dann zunächst einen “Crashkurs” in Bildverarbeitung mit YouTube-Videos und verschiedenen Internetseiten um mich mit gängigen Methoden und Algorithmen vertraut zu machen, die mir möglicherweise bei dem Problem helfen könnten. Dabei bin ich dann auch relativ schnell auf die Bildverarbeitungsbibliothek OpenCV gekommen, die fast alle nötigen Algorithmen zur Verfügung stellt und sich super zur Anschauung anbietet.

IT-Talents: Welche Probleme sind bei der Entwicklung der Software aufgekommen? Wie lange hat die Entwicklung gedauert?

Jan: Vor allem die Einarbeitung in das Thema und ein grobes Verständnis der Methoden zum Lösen waren sehr demotivierend, da diese oft deutlich tieferes mathematisches Verständnis fordern und ziemlich komplex sind. Außerdem waren Tests während dem Programmieren immer wieder fehlerhaft und haben Zweifel am Funktionieren der Software verursacht.

IT-Talents: Und was hast Du durch die Entwicklung gelernt?

Jan: Während der Entwicklung war vor allem die Dokumentation des Projekt für mich sehr wichtig, da ich diese meist vernachlässige. Dabei habe ich unter anderem Doxygen und Markdown als gängige Mittel zur Dokumentation kennengelernt. Außerdem waren natürlich die vielen Bildverarbeitungsalgorithmen sehr spannend und haben mein Wissen in diese Richtung deutlich erweitert.

IT-Talents: Zu guter Letzt: Was würdest Du Dir thematisch gerne einmal als Code Competition wünschen?

Jan: Ich glaube einen konkreten Wunsch habe ich nicht. Ich lasse mich dann lieber überraschen und schaue mal was noch so kommt.

IT-Talents: Vielen Dank für Deine Teilnahme, das Interview und viel Spaß mit Deinem Gewinn 😉

Wie sieht Jan’s Programm aus?

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui-&gt;setupUi(this);
    init();
    initGui();
    setConnections();
    registerTemplateMatcher();
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::init()
{
    // Instanzen erzeugen, auf die die Pointer verweisen sollen
    // Memorymanagment wird durch parent (this) übernommen -&gt; Deallokieren nicht nötig
    _matching_progressbar = new QProgressBar(this);
    _image_manager = new ImageIOManager(this);
    _template_matching_processor = new TemplateMatchingProcessor(this);
    // Pointer auf ImageManager auch an TemplateMatchingProcessor übergeben
    _template_matching_processor-&gt;setImageManager(_image_manager);
}

void MainWindow::initGui()
{
    // Ladebalken in Statusbar hinzufügen (nicht möglichen im Designer)
    ui-&gt;statusBar-&gt;addPermanentWidget(_matching_progressbar,1);
    // ladebalken erstmal deaktiveren
    ui-&gt;statusBar-&gt;setVisible(false);
    // Vorschau zurücksetzten (-&gt;Scrollbar deaktiveren)
    updateUnfilteredImages();
    // Vorschau zurücksetzten (-&gt;Scrollbar deaktiveren)
    updateFilteredImages();
}

void MainWindow::setConnections()
{
    // Alle Verbindungen der Objecte und Widgets untereinander herstellen

    QObject::connect(ui-&gt;filter_widget, &amp;FilterWidget::templateMatcherChanged,
                     _template_matching_processor, &amp;TemplateMatchingProcessor::setTemplateMatcher);
    QObject::connect(ui-&gt;filter_widget, &amp;FilterWidget::imagesShouldCotainTemplate,
                     _template_matching_processor, &amp;TemplateMatchingProcessor::imagesShouldContainTemplate);
    QObject::connect(ui-&gt;apply_filter_button, &amp;QPushButton::clicked,
                     this, &amp;MainWindow::startMatching);
    QObject::connect(_template_matching_processor, &amp;TemplateMatchingProcessor::matchingStatusChanged,
                     this, &amp;MainWindow::setMatchingStatus);
    QObject::connect(_template_matching_processor, &amp;TemplateMatchingProcessor::matchingFinished,
                     this, &amp;MainWindow::matchingFinished);
    QObject::connect(ui-&gt;import_images_button, &amp;QPushButton::clicked,
                     this, &amp;MainWindow::importImagesDialog);
    QObject::connect(ui-&gt;clear_all_button, &amp;QPushButton::clicked,
                     this, &amp;MainWindow::clearImages);
    QObject::connect(ui-&gt;export_images_button, &amp;QPushButton::clicked,
                     this, &amp;MainWindow::exportImagesDialog);
    QObject::connect(ui-&gt;unfiltered_scrollbar, &amp;QScrollBar::valueChanged,
                     this, &amp;MainWindow::unfilteredImagesScroll);
    QObject::connect(ui-&gt;filtered_scrollbar, &amp;QScrollBar::valueChanged,
                     this, &amp;MainWindow::filterImageScroll);
    QObject::connect(ui-&gt;stop_filtering_button, &amp;QPushButton::clicked,
                     _template_matching_processor, &amp;TemplateMatchingProcessor::stopMatching);
}

void MainWindow::registerTemplateMatcher()
{
    // Es wird ein neues Filter Objekt instanziert und der Pointer an das FilterWidget übergeben
    ui-&gt;filter_widget-&gt;registerTemplateMatcher(new CorrelationTemplateMatcher(this));
    ui-&gt;filter_widget-&gt;registerTemplateMatcher(new FeatureTemplateMatcher(this));
}

void MainWindow::dragEnterEvent(QDragEnterEvent *event)
{
    // Drop akzeptieren
    event-&gt;acceptProposedAction();
}

void MainWindow::dropEvent(QDropEvent *event)
{
    // Daten des DropEvents holen
    const QMimeData* mime_data = event-&gt;mimeData();
    // nur wenn DropEvent Urls enthält diese weiter überprüfen
    // (Dateien, werden nur als Urls bei DropEvents übergeben)
    if (mime_data-&gt;hasUrls()) {
        // Überprüfen, in welches Widget die Dateien gedropped wurden
        if (ui-&gt;unfiltered_gbox-&gt;rect().contains( ui-&gt;unfiltered_gbox-&gt;mapFromParent(event-&gt;pos()) )) {

            // DropEvent annehmen
            event-&gt;acceptProposedAction();
            // Urls holen
            QList<qurl> urls =  mime_data-&gt;urls();
            QStringList filenames;
            // aus Url konkreten Dateipfad (als String) machen
            for (QUrl url : urls) {
                if (url.isLocalFile()) {
                    filenames += url.toLocalFile();
                }
            }
            // ImageManager Dateipfade zum Importieren übergeben
            _image_manager-&gt;importImages(filenames,ui-&gt;import_recursive_checkbox-&gt;isChecked());
            // Vorschau im Programm aktualisieren
            updateUnfilteredImages();

        } else if (ui-&gt;filtered_gbox-&gt;rect().contains( ui-&gt;filtered_gbox-&gt;mapFromParent(event-&gt;pos()) )) {

            // Daten holen
            QList<qurl> urls =  mime_data-&gt;urls();
            // Überprüfen ob nur eine Url übergebn wurde
            if (urls.size()==1) {
                // weitere Infos zur übergebenen Url
                QFileInfo info(urls.first().toLocalFile());
                // Überprüfen ob Url auf Ordner verweist
                if (info.isDir()) {
                    event-&gt;acceptProposedAction();
                    // gefilterte Bilder in diesen Ordner exportieren
                    _image_manager-&gt;exportImages(info.absoluteFilePath());
                }
            }

        }
    }
}

void MainWindow::importImagesDialog()
{
    // Urls per Dateidialog holen
    QList<qurl> urls = QFileDialog::getOpenFileUrls(this,"Bild laden");
    // Überprüfen ob min. 1 Datei ausgwählt wurde
    if (urls.size()) {
        QStringList filenames;
        // Urls zu Dateipfaden (Strings) konvertieren
        for (QUrl url : urls) {
            if (url.isLocalFile()) {
                filenames += url.toLocalFile();
            }
        }
        // ImageManager Dateipfade zum Importieren übergeben
        _image_manager-&gt;importImages(filenames,ui-&gt;import_recursive_checkbox-&gt;isChecked());
        // Vorschau aktualiesieren
        updateUnfilteredImages();
    }
}

void MainWindow::clearImages()
{
    // Bilder aus ImageManager löschen
    _image_manager-&gt;clearAll();
    // Vorschau aktualisieren
    updateUnfilteredImages();
}

void MainWindow::exportImagesDialog()
{
    // Dateidialog zum Auswahlen eines Ordner öffnen
    QString dirname = QFileDialog::getExistingDirectory(this, "Bilder in Ordner speichern");
    // Überprüfen ob Ordner ausgewählt wurde
    if (dirname.size()) {
        // ImageManager Ordner zum exportieren übergeben
        _image_manager-&gt;exportImages(dirname);
    }
}

void MainWindow::updateUnfilteredImages()
{
    int unfiltered_count = _image_manager-&gt;unfilteredImagesCount();
    // Wenn mehr als 1 Bild Scrollbar anzeigen
    ui-&gt;unfiltered_scrollbar-&gt;setVisible(unfiltered_count&gt;1);
    // Überprüfen ob min. 1 Bild vorhanden ist
    if (unfiltered_count) {
        // Scrollbar-Grenzen anpassen
        ui-&gt;unfiltered_scrollbar-&gt;setMinimum(0);
        ui-&gt;unfiltered_scrollbar-&gt;setMaximum(unfiltered_count-1);
        // Erstes Bild in Vorschau anzeigen
        ui-&gt;unfiltered_image_label-&gt;setImage(_image_manager-&gt;unfilteredImage(0));
    } else {
        // Vorschau aufräumen
        ui-&gt;unfiltered_image_label-&gt;clear();
    }
}

void MainWindow::updateFilteredImages()
{
    int filtered_count = _image_manager-&gt;filteredImagesCount();
    // Wenn mehr als 1 Bild Scrollbar anzeigen
    ui-&gt;filtered_scrollbar-&gt;setVisible(filtered_count&gt;1);
    // Überprüfen ob min. 1 Bild vorhanden ist
    if (filtered_count) {
        // Scrollbar-Grenzen anpassen
        ui-&gt;filtered_scrollbar-&gt;setMinimum(0);
        ui-&gt;filtered_scrollbar-&gt;setMaximum(filtered_count-1);
        // Erstes Bild in Vorschau anzeigen
        ui-&gt;filtered_image_label-&gt;setImage(_image_manager-&gt;filteredImage(0));
    } else {
        // Vorschau aufräumen
        ui-&gt;filtered_image_label-&gt;clear();
    }
}

void MainWindow::unfilteredImagesScroll(int index)
{
    // Vorschaubild anhand der Scrollbar Position (-&gt; index) anpassen
    ui-&gt;unfiltered_image_label-&gt;setImage(_image_manager-&gt;unfilteredImage(index));
}

void MainWindow::filterImageScroll(int index)
{
    // Vorschaubild anhand der Scrollbar Position (-&gt; index) anpassen
    ui-&gt;filtered_image_label-&gt;setImage(_image_manager-&gt;filteredImage(index));
}

void MainWindow::startMatching()
{
    // Alte gefilterten Bilder löschen
    _image_manager-&gt;clearFilteredImages();
    // Vorschau löschen
    updateFilteredImages();
    // Ladebalken anzeigen
    ui-&gt;statusBar-&gt;setVisible(true);
    // Matching Vorgang starten
    _template_matching_processor-&gt;startMatching();
}

void MainWindow::setMatchingStatus(int status)
{
    // Matching Vorgang mit neuem status aktualisieren
    _matching_progressbar-&gt;setValue(status);
}

void MainWindow::matchingFinished()
{
    // Ladebalken deaktivieren
    ui-&gt;statusBar-&gt;setVisible(false);
    // Vorschau aktualisieren
    updateFilteredImages();
}

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