Horizontaloperationen

Horizontaloperationen bezeichnet eine Klasse von Datenverarbeitungsoperationen, die entlang der horizontalen Achse einer zweidimensionalen Datenstruktur erfolgen. In der Bildverarbeitung, der Signalverarbeitung und der numerischen Analyse beziehen sich diese Operationen darauf, Werte innerhalb derselben Zeile zu verändern oder zu aggregieren, während Spalten im Allgemeinen unverändert bleiben. Der Begriff wird vor allem in deutschsprachigen Texten verwendet, um horizontale statt vertikale Bearbeitungen zu kennzeichnen.

Typischerweise handelt es sich um 1D-Faltungen oder Filterungen, die zeilenweise angewendet werden. Für jedes Element wird ein Funktionswert aus seinen Nachbarn in der gleichen Zeile berechnet, beispielsweise durch Konvolutionskerne, gleitende Mittelwerte oder Gauss-Filter. Dadurch werden Merkmale wie horizontale Texturen oder Randinformationen entlang der X-Achse betont.

Horizontal- und Vertikaloperationen unterscheiden sich durch die Achsenrichtung der Datenverarbeitung. In vielen Anwendungen lassen sie sich kombinieren, wobei ein zweidimensionaler Filter in zwei separaten 1D-Passagen umgesetzt wird: erst horizontal, dann vertikal (oder umgekehrt). Diese Zerlegung reduziert die Rechenkomplexität, insbesondere bei großen Filtern, erheblich, da ein 2D-Kernel durch zwei 1D-Kernel ersetzt wird.

Anwendungsgebiete umfassen Bildvorverarbeitung, Kanten- und Texturerkennung sowie Rauschreduktion. Beispiele sind horizontale Glättung oder die Hervorhebung horizontaler Kanten, die schnelle Analyse von Texturmerkmalen und die Optimierung von Rechenzeiten in Echtzeitsystemen.

Implementierungshinweise betreffen Speicherzugriff und Cache-Effizienz; auf modernen Architekturen lassen sich horizontale Operationen gut parallelisieren, etwa zeilenweise in Grafikkarten oder Mehrkernprozessoren.