1 bab 1 representasi citra

Upload: iyus-rusmana

Post on 18-Jul-2015

470 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

BAB I REPRESENTASI CITRA1. Pendahuluan 1.1. Deskripsi

Pada bab ini akan dibahas mengenai konsep citra secara umum, representasi citra, komponen citra, elemen citra digital, tahapan dalam pengolahan citra digital serta elemen pengolahan citra digital 1.2. Sistem Linear Pengolahan Isyarat Digital Klasifikasi dan Pengenalan Pola Jaringan Syaraf Tiruan 1.2.1. Standar Kompetensi Mahasiswa mampu menjelaskan : 1. 2. 3. Representasi citra digital, tahapan dalam pengolahan citra digital, elemen sistem pengolahan citra digital Relevansi

1.2.2. Kompetensi Dasar

Mahasiswa memahami : 1. Representasi citra digital,

Ir Iyus Rusmana MT 1

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

2. 3.

tahapan dalam pengolahan citra digital, elemen sistem pengolahan citra digital

2. Pengantar Materi Beberapa pengertian dan makna tentang citra adalah sebagai berikut : o Citra atau Image merupakan istilah lain dari gambar, yang merupakan informasi berbentuk visual. o a picture is more than a thousand words artinya sebuah gambar bermakna lebih dari seribu kata maksudnya sebuah gambar akan memberikan informasi lebih banyak daripada informasi yang disajikan dalam bentuk kata-kata. o Citra, gambar pada dwimatra atau dua dimensi dengan bentuk segi empat berformat horizontal dan vertical yang memiliki warna dan representasi digital. o Citra sebagai fungsi menerus dari intensitas cahaya pada bidang dwimatra.

Dalam bab ini akan dibahas mengenai apa alasan citra di olah serta bagaimana citra direpresentasikan sehingga dapat diolah sesuai dengan yang diinginkan. Disamping itu akan dibahas pula elemen apa saja yang dibutuhkan dalam Sistem Pengolahan Citra Digital. 3. Representasi Citra Digital Citra digital dapat didefinisikan sebagai fungsi dua variabel, f(x,y), dimana x dan y adalah koordinat spasial dan nilai f(x,y) adalah intensitas citra pada koordinat tersebut, hal tersebut diilustrasikan pada gambar dibawah ini .

Ir Iyus Rusmana MT 2

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Gambar 1.1. Citra Digital Teknologi dasar untuk menciptakan dan menampilkan warna pada citra digital berdasarkan pada penelitian bahwa sebuah warna merupakan kombinasi dari tiga warna dasar, yaitu merah, hijau, dan biru (Red, Green, Blue - RGB). Berikut adalah gambar representasi dari citra warna, sekala keabuan dan citra biner.

Gambar 1.2. Representasi Warna Citra Digital

Pixel

Ir Iyus Rusmana MT 3

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Suatu citra merupakan kumpulan dari satuan kecil yang disebut dengan PIXEL. Kata pixel merupakan kependekan dari pix ("pictures") dan el (untuk "element");

Gambar 1.3. Gambar Pixel Dalam citra digital, satu pixel adalah merupakan elemen informasi terkecil dari suatu citra. Normalnya suatu pixel disusun dalam dua dimensi dan sering direpresentasikan dalam bentuk titik atau kotak kecil. Masing masing pixel merupakan cuplikan dari suatu citra asli, dimana semakin banyak sample dapat merepresentasikan citra asli lebih akurat. Intensitas masing-masing citra merupakan variable di dalam sistem citra warna. Masing-masing citra biasanya terdiri tiga atau empat komponen : red, green, and blue, atau cyan, magenta, yellow, and black Sampai saat ini, bentuk pixel ada dua jenis, yaitu jenis kotak dan jenis lingkaran (bulat)

Dasar Warna RGB adalah suatu model warna yang terdiri dari merah, hijau, dan biru, digabungkan dalam membentuk suatu susunan warna yang luas. Setiap warna dasar, misalnya merah, dapat diberi rentang-nilai. Untuk monitor komputer, nilai rentangnya paling Ir Iyus Rusmana MT 4

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

kecil = 0 dan paling besar = 255. Pilihan skala 256 ini didasarkan pada cara mengungkap 8 digit bilangan biner yang digunakan oleh mesin komputer. Dengan cara ini, akan diperoleh warna campuran sebanyak 256 x 256 x 256 = 1.677.726 jenis warna.

Gambar 1.4.a. Komposisi Warna RGB

Sebuah jenis warna, dapat dibayangkan sebagai sebuah vektor di ruang 3 dimensi yang biasanya dipakai dalam matematika, koordinatnya dinyatakan dalam bentuk tiga bilangan, yaitu komponen-x, komponen-y dan komponen-z. Misalkan sebuah vektor dituliskan sebagai r = (x,y,z). Untuk warna, komponen-komponen tersebut digantikan oleh komponen R(ed), G(reen), B(lue). Jadi, sebuah jenis warna dapat dituliskan sebagai berikut: warna = RGB(30, 75, 255). Putih = RGB (255,255,255), sedangkan untuk hitam= RGB(0,0,0).

Ir Iyus Rusmana MT 5

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Gambar 1.4.b. Komposisi Warna RGB Citra Gray Graysacale adalah warna-warna piksel yang berada dalam rentang gradasi warna hitam dan putih.

Gambar 1.5. Komposisi Warna Keabuan Pada Color Dialog seperti yang terlihat pada gambar diatas, jika memilih warna solid hitam, putih, atau abu-abu, maka akan berada dalam pita warna Grayscale. Apabila tanda panah digeser ( ke atas menuju putih atau ke bawah menuju ke hitam ) maka Ir Iyus Rusmana MT 6

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

red, green dan blue akan memberikan nilai yang sama. Untuk pengubahan warna image menjadi grayscale, cara yang umumnya dilakukan adalah dengan memberikan bobot untuk masing-masing warna dasar red, green, dan blue. Tetapi cara yang cukup mudah adalah dengan membuat nilai rata-rata dari ketiga warna dasar tersebut dan kemudian mengisikannya untuk warna dasar tersebut dengan nilai yang sama ( seperti pada contoh color dialog di atas )

Gambar 1.6. Representasi Citra Keabuan

Ir Iyus Rusmana MT 7

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Gambar 1.7. Representasi Citra Keabuan Beserta Nilai Skala Warna

Citra Biner Citra biner diperoleh melalui proses pemisahan piksel-piksel berdasarkan derajat keabuan yang dimilikinya. Piksel yang memiliki derajat keabuan lebih kecil dari nilai batas yang ditentukan akan diberikan nilai 0, sementara piksel yang memiliki derajat keabuan yang lebih besar dari batas akan diubah menjadi bernilai 1.

Gambar 1.8. Representasi Citra Warna, Keabuan dan Biner

Jika a1 =0 dan a2 = 1, maka operasi ini akan mentransformasikan suatu citra menjadi citra biner. Misal suatu citra memiliki gray level 256, dipetakan menjadi citra biner, maka fungsi fungsi trasformasinya adalah sebagai berikut:

Ir Iyus Rusmana MT 8

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

pixel-pixel yang nilai intensitasnya di bawah 128 diubah menjadi hitam (nilai intensitas = 0), sedangkan pixel-pixel yang nilai intensitasnya di atas 128 diubah menjadi putih (nilai intensitas =1).

Elemen Citra Digital Berikut adalah variable element dari citra digital : 1. Brightness, kecerahan atau intensitas cahaya yang dipancarkan pixel dari citra yang dapat ditangkap oleh sistem penglihatan 2. Contrast, kontras menyatakan sebaran terang lightness dan gelap darkness di dalam gambar 3. Countour, kontur merupakan keadaan yang ditimbulkan oleh perubahan intensitas pada pixel yang bertetanggaan 4. Color, warna sebagai persepsi yang ditangkap sistem visual terhadap panjang gelombang cahaya yang dipantulkan oleh objek 5. Sharp, bentuk sebagai properti instristik dari objek 3 dimensi 6. Texture, tekstur dicirikan sebagai distribusi spasial dari derajat keabuan di dalam sekumpulan pixel yang bertetanggaan.

4. Tahapan Dasar Dalam Pengolahan Citra Digital Berikut adalah skema yang menggambarkan tahapan yang harus dilewato di dalam melakukan pengolahan citra digital

Ir Iyus Rusmana MT 9

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

4.1.

Pengolahan Citra

Operasi-operasi pada pengolahan citra diterapkan pada citra bila : 1. Perbaikan atau memodifikasi citra dilakukan untuk meningkatkan kualitas penampakan citra/menonjolkan beberapa aspek informasi yang terkandung dalam citra (image enhancement) contoh : perbaikan kontras gelap/terang, perbaikan tepian objek, penajaman, pemberian warna semu, dll

2. Adanya cacat pada citra sehingga perlu dihilangkan/diminimumkan (image restoration) contoh : penghilangan kesamaran (debluring) citra tampak kabur karena pengaturan fokus lensa tidak tepat / kamera goyang, penghilangan noise

3. Elemen dalam citra perlu dikelompokkan, dicocokan atau diukur (image segmentation). Operasi ini berkaitan erat dengan pengenalan pola. Diperlukannya ekstraksi ciri-ciri tertentu yang dimiliki citra untuk membantu dalam pengidentifikasian objek (image analysis). Proses segementasi kadangkala diperlukan untuk melokalisasi objek yang diinginkan dari sekelilingnya. Contoh : pendeteksian tepi objek

Ir Iyus Rusmana MT 10

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

4. Sebagian citra perlu digabung dengan bagian citra yang lain (image reconstruction) contoh : beberapa foto rontgen digunakan untuk membentuk ulang gambar organ tubuh

5. Citra perlu dimampatkan (image compression) contoh : suatu file citra berbentuk BMP berukuran 258 KB dimampatkan dengan metode JPEG menjadi berukuran 49 KB

6. Menyembunyikan data rahasia (berupa teks/citra) pada citra sehingga keberadaan data rahasia tersebut tidak diketahui orang (steganografi & watermarking)

4.2.

Pengenalan Pola

1. Adalah mengelompokkan data numerik dan simbolik (termasuk citra) secara otomatis oleh mesin (komputer). 2. Tujuan pengelompokkan adalah untuk mengenali suatu objek di dalam citra. 3. Manusia bisa mengenali objek yang dilihatnya karena otak manusia telah belajar mengklasifikasi objek-objek di alam sehingga mampu membedakan suatu objek Ir Iyus Rusmana MT 11

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

dengan objek lainnya. Kemampuan sistem visual manusia yang dicoba ditiru oleh mesin. 4. Komputer menerima masukan berupa citra objek yang akan diidentifikasi, memproses citra tersebut dan memberikan keluaran berupa informasi/deskripsi objek di dalam citra

5. Elemen Sistem Pengolahan Citra Digital Secara sederhana sistem pengolahan citra digital adalah sebagai berikut :

Secara lebih rinci sistem pengolajan citra digital adalah sebabai berikut :

Digitizer (Digital Acqusition System) Ir Iyus Rusmana MT 12

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Digittizer adalah sistem penangkap citra digital yang melakukan penjelajahan citra dan mengkonversinya ke representasi numerik sebagai masukan bagi komputer digital. Hasil dari digitizer adalah matriks yang elemen-elemennya menyatakan nilai intensitas cahaya pada suatu titik. Digitizer terdiri dari 3 komponen dasar : 1. Sensor citra yang bekerja sebagai pengukur intensitas cahaya 2. Perangkat penjelajah yang berfungsi merekam hasil pengukuran intensitas pada seluruh bagian citra 3. Pengubah analog ke digital yang berfungsi melakukan sampling dan kuantisasi.

Komputer digital Komputer digital digunakan pada sistem pemroses citra, mampu melakukan berbagai fungsi pada citra digital resolusi tinggi.

Piranti Tampilan Piranti tampilan adalah peraga berfungsi mengkonversi matriks intensitas tinggi,

merepresentasikan citra ke tampilan yang dapat diinterpretasi oleh manusia.

Media penyimpanan, Media penyimpanan adalah piranti yang mempunyai kapasitas memori besar sehingga gambar dapat disimpan secara permanen agar dapat diproses lagi pada waktu yang lain

6. Konsep Pengolahan Citra Digital

Ir Iyus Rusmana MT 13

BUKU AJAR MATA KULIAH PENGOLAHAN CITRA DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM S-1 SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA

Pengolahan citra digital merupakan manipulasi dan interprestasi digital dari citra dengan bantuan komputer. Konsep dasar pengolahan citra dengan data masukan pokok (internal data) berupa langkah berikut : 1. Pengumpulan data yang relevan, yaitu citra digital 2. Klasifikasi atau pengelompokan dengan cara pengkelasan 3. Penyusunan data sesuai kelas 4. Perhitungan dan manipulasi 5. Pengujian ketelitian dan perhitungan 6. Penyimpulan dan rekapitulasi hasil 7. Informasi

Ir Iyus Rusmana MT 14