ANALISIS DISPARITY IMAGE DAN IMPLEMENTASI KOREKSI DARI GAMBAR STEREO UNTUK MENGOPTIMALKAN CITRA STEREOSCOPY
SKRIPSI
SOUCHI JUNEDA RAMBE 071401068
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: ANALISIS DISPARITY IMAGE DAN IMPLEMENTASI KOREKSI DARI GAMBAR STEREO UNTUK MENGOPTIMALKAN CITRA STEREOSCOPY : SKRIPSI : SOUCHI JUNEDA RAMBE : 071401068 : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER : ILMU KOMPUTER : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan,
Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Syahriol Sitorus, S.Si, MIT NIP 197103101997031004
Pembimbing 1
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991021001
Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991021001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
ANALISIS DISPARITY IMAGE DAN IMPLEMENTASI KOREKSI DARI GAMBAR STEREO UNTUK MENGOPTIMALKAN CITRA STEREOSCOPY
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 21 Juli 2011
Souchi Juneda Rambe 071401068
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Bismillahiraahmaanirrahiim Alhamdulillahirrabbil’alamin, penulis ucapkan rasa syukur yang tiada habisnya kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya dan segala kemurahan-Nya kepada umat manusia untuk selalu menjadikan Al-Quran sebagai pedoman hidup dan kehidupan manusia dan Rasulullah Muhammad SAW, keluarga dan para sahabat sebagai tauladan dalam setiap aktivitas manusia, hal ini menjadi pedoman penulis dalam menjalankan amanah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Dengan selesainya skripsi ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom. selaku Ketua Departemen Ilmu Komputer sekaligus pembimbing I atas bimbingan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Bapak Syahriol Sitorus, S.Si, MIT, selaku pembimbing II atas bimbingan, nasehat dan motivasi kepada penulis selama penulisan skripsi ini. Bapak Dr. Sutarman.M.Sc selaku Dekan FMIPA dan para Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara serta Staf Tata Usaha Program Studi S1 Ilmu Komputer yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi selama perkuliahan, seminar dan sidang meja hijau. Skripsi ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua penulis. Kepada Ayahanda H. M Saleh Suriadi Rambe, B.A dan Ibunda Ernawati Siregar, S.Pd.I atas segala nasehat, doa, dan dukungan serta kepercayaan yang telah diberikan selama kuliah dan menyelesaiakan skripsi ini. Kepada Kakanda Dr. Iin Kamelia Rambe dan adik-adik tercinta atas segala dukungan dan semangat kepada penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Kepada Komunitas Stereo ID, khususnya Syaiful Bahri, yang rela meluangkan waktunya untuk berbagi ilmu mengenai stereoscopy. Rekan-rekan mahasiswa dan civitas akademika Program Studi S1 Ilmu Komputer pada umumnya dan angkatan 2007, khususnya Febriza Aditya dan Alexandro Nababan, yang telah memberikan dukungan moril maupun materil dalam penyusunan skripsi ini dan penulis berharap semoga amal kebaikan semua pihak yang telah membantu penulis akan dinilai sebagai amal dan mendapat balasan dari Allah SWT. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, karena kesempurnaan hanyalah milik Allah semata. Oleh karena itu penulis menerima kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun dan menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sebuah citra stereo haruslah memiliki efek virtual yang optimum, yaitu ilusi kedalaman yang baik dan nyaman untuk dilihat. Sering kali sebuah citra stereo memiliki efek virtual yang buruk yang mengakibatkan pusing dan sakit mata. Untuk itu dilakukan sebuah analisis terhadap citra stereoscopy, khususnya analisis efek virtual. Sebuah metode untuk estimasi disparity dari citra stereoscopy diciptakan dalam penelitian ini. Metode ini menggunakan analisis terhadap pixel citra, dimana setiap pixel yang berbeda antara gambar kiri dan gambar kanan dideskripsikan sebagai besarnya disparity. Pada penelitian ini dilakukan analisis pada citra stereoscopy kiri dan kanan untuk jenis normal stereo dan hypostereo yang berbeda sudut pandang (parallax). Analisis dimulai dari pembacaan dimensi citra, menghitung nilai RGB, konversi ke citra grayscale, konversi ke citra biner, deteksi tepi citra dengan menggunakan operator sobel, lalu operasi pengurangan untuk medapatkan nilai disparity. Disparity terbentuk dengan adanya stereobase, untuk itu memvariasikan stereobase dilakukan untuk menganalisis hubungan antara disparity dan efek virtual. Hasil analisis kemudian diimplementasikan dalam sebuah aplikasi koreksi citra stereoscopy. Koreksi yang dilakukan dengan cara menghitung disparity positif, disparity nol, disparity negatif dan disparity horizontal untuk mengetahui ada atau tidaknya rotasi citra yang menyebabkan pengurangan efek virtual gambar stereo. Hasil pengujian efek virtual berupa kuisioner yang dihubungkan dengan hasil koreksi disparity pada aplikasi memberikan kesimpulan bahwa untuk citra normal stereo dan hypostereo stereobase yang paling baik adalah 1/11, dengan persentase masing-masing 60% dan 70% dimana disparity positif memiliki persentase lebih besar dari disparity negatif. Kata Kunci :
stereo, disparity, stereoscopy, stereobase, parallax, pixel, RGB, grayscale, biner, deteksi tepi
Universitas Sumatera Utara
DISPARITY ANALYSIS AND IMPLEMENTATION OF IMAGE CORRECTION FROM STEREO IMAGES FOR OPTIMIZING IMAGE STEREOSCOPY
ABSTRACT
A stereo image must have an optimum virtual effect, which is a good depth illusion and comfortable to be seen. Often, a stereo image have a bad virtual effect which causes dizziness and sore eyes. That’s why an analysis is being made on stereoscopy image, especially on virtual effect analysis. A method for stereoscopy image is made in this research. This method uses an analysis on image pixel, where every different pixel between the left image and the right image are described as disparity’s size. In this research an analysis is being made on the left stereoscopy’s image and the right one for a different view (parallax) of normal stereo type and hypostereo. The analysis is started from reading the image dimension, counting RGB value, converting to grayscale image, converting to biner image, detecting the image’s edge with sobel operator, then a subtraction operation to get disparity value. Disparity is made with a stereobase, because of it stereobase varying is carried out to analyze the relationship between disparity and virtual effects. The analysis result would then being implemented into a stereoscopy image correcting application. Correction is carried out with counting positive disparity, zero disparity, negative disparity and horizontal disparity to find out if there are any image rotation which causes stereo image virtual effect reduction. The result of virtual effect testing is a questionnaire linked with disparity correction result in the application gives a summary that for a normal stereo image and a stereobase hypostereo best is 1/11, with a respective percentage 60% and 70% where positive disparity have a greater percentage than the negative disparity. Keyword :
stereo, disparity, stereoscopy, stereobase, parallax, pixel, RGB, grayscale, binary, edge detection
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar
ii iii iv v vi vii x xi
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Metodologi Penelitian 1.7 Sistematika Penulisan
1 2 2 3 3 4 4
Bab 2 Landasan Teori 2.1 Citra Digital 2.2 Format Citra Digital 2.3 Citra Grayscale 2.4 Citra Threshold 2.5 Citra Biner 2.6 Deteksi Tepi 2.6.1 Metode Robert 2.6.2 Metode Prewitt 2.6.3 Metode Sobel 2.7 Operasi Berbasis Bingkai 2.7.1 Operasi Penjumlahan Citra 2.7.2 Operasi Pengurangan Citra (Deteksi Gerakan) 2.8 Citra 3 Dimensi 2.9 Virtual Reality (VR) 2.10 Citra Stereoscopy 2.10.1 Citra Normal Stereo 2.10.2 Citra Hypostereo 2.10.3 Citra Hyperstereo 2.10.4 Melihat Gambar Stereoscopy 2.10.4.1 Langsung (Tanpa Alat Bantuan) 2.10.4.2 Dengan Alat Pengamat 2.10.4.3 Dengan Kacamata Anaglyph 2.11 Flowchart (Diagram Alur)
6 7 9 9 10 11 13 14 14 15 15 15 16 17 19 22 23 23 25 25 25 26 27
Universitas Sumatera Utara
2.12 Data Flow Diagram (DFD)
29
Bab 3 Analisis dan Perancangan Sistem 3.1 Analisis 3.1.1 Analisis Stereobase 3.1.1.1 Pengambilan Citra Stereoscopy 3.1.1.1.1 Citra Normal Stereo 3.1.1.1.2 Citra Hypostereo 3.1.1.1.3 Citra Hyperstereo 3.1.1.2 Pembuatan Efek Virtual 3.1.1.3 Penilaian Efek Virtual 3.1.2 Analisis Disparity 3.1.2.1 Proses Pembacaan Data Citra 3.1.2.2 Proses Penghitungan Nilai RGB Citra 3.1.2.3 Konversi Pixel ke Grayscale 3.1.2.4 Konversi Grayscale ke Biner 3.1.2.5 Deteksi Tepi 3.1.2.6 Perhitungan Nilai Disparity 3.1.2.7 Perhitungan Disparity Horizontal dan Rotasi Citra 3.1.3 Flowchart Menghitung Nilai RGB 3.1.4 Flowchart Menghitung Disparity Image 3.1.5 Flowchart Menentukan Rotasi Citra Kiri dan Kanan 3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Konteks Sistem 3.2.2 DFD Level 1 Analisis Disparity Image 3.2.3 Perancangan Antarmuka (Interface) 3.2.3.1 Rancangan Menu Utama 3.2.3.2 Rancangan Koreksi Disparity 3.2.3.3 Rancangan Hasil Koreksi 3.2.3.4 Rancangan Help 3.2.3.5 Rancangan About
31 31 31 32 34 37 38 40 41 41 42 43 44 44 45 46 47 48 49 50 50 50 51 52 52 54 55 56
Bab 4 Implementasi dan Pengujian Sistem 4.1 Implementasi 4.1.1 Tampilan Menu Utama 4.1.2 Tampilan Koreksi Disparity Image 4.1.3 Tampilan About 4.1.4 Tampilan Help 4.2 Pengujian Sistem 4.2.1 Koreksi Citra Hypostereo 4.2.2 Koreksi Citra Normal Stereo 4.2.3 Koreksi Citra Hyperstereo 4.2.4 Resume Hasil Koreksi 4.2.5 Hasil Kuesioner 4.2.6 Perbandingan Hasil Koreksi dan Hasil Kuesioner
57 57 58 62 63 63 64 66 69 70 70 71
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
Universitas Sumatera Utara
5.1 Kesimpulan 5.2 Saran Daftar Pustaka Lampiran
73 74 75
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman 2.1 Bitmap Info Header
8
2.2 Bitmap Core Header
8
2.3 Simbol-Simbol Flowchart
27
4.1 Hasil Kuesioner
71
4.2 Hasil Perbandingan Koreksi Disparity dan Hasil Kuesioner
72
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22
Sistem Kordinat Citra Digital Representasi Warna RGB Pada Citra Digital Citra Grayscale 4x4 Pixel Citra Hasil Threshold Gradasi Citra Biner Gradasi Citra Biner Proses Deteksi Tepi Citra Hasil Deteksi Tepi Operasi Pengurangan untuk Mendeteksi Objek yang Bergerak Kedalaman dan Perspektif Citra Tiga Dimensi Gelombang Informasi Kedalaman Objek dan Perspektif Perbedaan Orientasi Objek Sudut Pandang Tiap Mata Gambar Mata Kiri Kanan yang Berbeda Sudut Pandang Stereobase untuk 2 Buah Kamera Disparity Image Cara Melihat Gambar Stereoscopy Tanpa Alat Bantuan Melihat Stereoscopy dengan Menggunakan Cermin Pemisahan Citra Stereoscopy Komponen DFD Proses Analisis Stereobase Pengambilan Citra Normal Stereo Citra Normal Stereo dengan Stereobase 1/50 Citra Normal Stereo dengan Stereobase 1/30 Citra Normal Stereo dengan Stereobase 1/15 Citra Normal Stereo dengan Stereobase 1/11 Pengambilan Citra Hypostereo Citra Hypostereo dengan Stereobase 1/50 Citra Hypostereo dengan Stereobase 1/30 Citra Hypostereo dengan Stereobase 1/15 Citra Hypostereo dengan Stereobase 1/11 Dua Buah Kamera Identik yang Dihubungkan dengan Kabel Sinkronisasi Citra Landscape yang Berbeda Sudut Pandang Foto Kiri dan Kanan pada Stereophotomaker Foto Hasil Proses Citra Stereo Hasil Pengolahan Konstruksi Analisis Disparity Format Citra 24-bit (16 Juta Warna) Dua Buah Matriks Kernel Sobel Perhitungan Disparity Dua Buah Citra Disparity Horizontal Pixel Baris Terakhir Foto Kiri dan Kanan Flowchart Menghitung Nilai RGB
6 7 10 10 11 11 12 13 16 16 17 20 21 21 24 25 26 26 30 31 32 33 33 34 34 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 41 42 44 45 46 47
Universitas Sumatera Utara
3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19
Flowchart Menghitung Nilai Disparity Flowchart Menentukan Rotasi Citra Kiri dan Kanan Diagram Konteks Level 1 Analisis Disparity Image Rancangan Menu Utama Rancangan Koreksi Disparity Rancangan Hasil Koreksi Rancangan Help Rancangan About Tampilan Menu Utama Tampilan Koreksi Disparity Image Tampilan Kotak Dialog Citra Kiri Tampilan Citra Kiri Tampilan Kotak Dialog Citra Kanan Tampilan Citra Kanan Tampilan Hasil Analisis Tampilan About Tampilan Help Tampilan Koreksi Disparity Citra Hypostereo 1 Tampilan Koreksi Disparity Citra Hypostereo 2 Tampilan Koreksi Disparity Citra Hypostereo 3 Tampilan Koreksi Disparity Citra Hypostereo 4 Tampilan Koreksi Disparity Citra Normal Stereo 1 Tampilan Koreksi Disparity Citra Normal Stereo 2 Tampilan Koreksi Disparity Citra Normal Stereo 3 Tampilan Koreksi Disparity Citra Normal Stereo 4 Tampilan Koreksi Disparity Citra Hyperstereo Tampilan Resume Hasil Koreksi
48 49 50 51 52 53 55 55 56 57 58 60 60 61 61 62 62 63 64 65 65 66 67 67 68 69 69 70
Universitas Sumatera Utara
