Aplikasi Perbaikan Kualiatas Citra X-Ray Organ Tubuh Mnausia Menggunakan Teknik Perataan Histogram Meyriam Dwi Pratiwi
1)
DR. Bertalya, Skom., DEA 2) 1) Laboratorium
Teknik
Informatika,
Fakultas
Teknologi
Industri,
Universitas
Gunadarma, Jalan Margonda Raya 100, Depok 16424. 2) Laboratorium Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, Universitas Gunadarma, Jalan Margonda Raya 100, Depok 16424. 1) Pos-elektronik :
[email protected]
ABSTRAK Pengolahan citra saat ini banyak digunakan dalam berbagai bidang salah satunya dibidang kedokteran. Citra yang dihasilkan dari proses rontgen digunakan oleh seorang dokter untuk mengetahui perkembangan penyakit pasien. Akan tetapi, hasil foto rontgen ini atau X-ray terlalu besar sulit untuk dibawa pada saat melakukan pemeriksaan selanjutnya sehingga tidak menjadi efisien. Biasanya foto X-ray yang sudah dicetak kemudian dimasukkan ke dalam sistem komputerisasi akan menjadi sebuah citra yang mengalami penurunan kualitas seperti citra terlihat buram, citra terlalu gelap. Oleh karena itu, perlu dilakukan proses perbaikan kualitas citra menggunakan teknik perataan histogram. Untuk mengetahui apakah citra hasil proses berkualitas baik, penulis melakuakn analisis citra X-ray, dengan membandingkan citra asli dengan citra yang telah dilakukan proses perbaikan kualitas citra tersebut. Untuk menampilkan hasil dari proses perbaikan kualitas citra dibuat suatu aplikasi menggunakan Java NetBeans IDE 6.1. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis hasil perbaikan kualitas citra X-ray sebanyak 50 citra X-ray organ tubuh manusia yang mengalami penurunan mutu atau degradasi dengan menggunakan teknik perataan histogram. Proses perbaikan kualitas citra ini akan menghasilkan citra X-ray dengan tingkat kecemerlangan yang lebih baik, yang dapat memudahkan dalam proses analisis citra selanjutnya. Selain proses perataan histogram dilakukan juga teknik peregangan kontras untuk mendapatkan citra X-ray dengan tingkat kecemerlangan yang lebih baik lagi.
Kata kunci : Citra X-ray, Perbaikan Kualitas Citra, Histogram, Perataan Histogram, Peregangan Kontras.
1
2
1. Pendahuluan Seiring dengan perkembangan teknologi saat ini, teknologi informasi semakin tidak dapat dipisahkan dari multimedia. Situs-situs di internet berlomba untuk membuat tampilannya semenarik mungkin dengan menyertakan visualisasi berupa gambar atau video yang dapat diputar. Salah satu komponen dari multimedia adalah image (citra). Citra merupakan gambaran tentang karakteristik suatu obyek menurut kondisi variabel tertentu. Citra sendiri ada dua macam yaitu citra kontinu dan citra diskrit atau citra digital (Rinaldi,2004). Citra yang dapat diolah dengan komputer hanyalah citra digital. Citra memegang peranan penting sebagai bentuk informasi visual. Citra mempunyai karakteristik yang tidak dimiliki oleh data teks, yaitu citra kaya akan informasi. Tetapi meskipun citra kaya akan infomasi, namun seringkali citra yang kita miliki mengalami penurunan mutu. Agar citra yang mengalami gangguan mudah diinterpretasikan maka citra tersebut perlu dimanipulasi menjadi citra lain yang kualitasnya lebih baik. Hal inilah yang disebut dengan pengolahan citra. Pengolahan citra adalah pemrosesan citra yang dilakukan untuk memperoleh citra
yang
baik,
sehingga
mudah
direpresentasikan
oleh
manusia
dan
mesin.(Rinaldi,2004) Proses citra tersebut khususnya dilakukan oleh komputer. Masukkan dalam proses pengolahan citra adalah citra dan keluarannya adalah citra, tetapi citra hasil keluaran memiliki kualitas yang lebih baik dari kualitas citra masukan. Dalam dunia kedokteran, untuk mengetahui penyakit dalam yang diderita khususnya penderita penyakit tulang, pasien terlebih dahulu harus di rontgen pada tulangnya atau kerangka tulangnya. Kemudian dokter tersebut dapat mengetahui apakah pasien mengalami patah tulang, pengroposan tulang, atau penyakit tulang lainnya yang dialami pasien. Akan tetapi hasil dari rontgen tidak selalu memiliki kualitas citra yang baik , misalnya hasil citra X-ray terlalu gelap atau ada bagian tulang yang terlihat samar sehingga gambar tidak terlihat jelas. Hal ini menyebabkan pemeriksaan menjadi tidak optimal. Oleh karena itu untuk membantu proses diagnosis dokter dalam menggunakan citra X-ray diperlukan adanya perbaikan kualitas citra X-ray. Tingkat kecemerlangan suatu citra dapat terlihat pada grafik histogram citra tersebut. Oleh karena itu untuk memperbaiki
kualitas citra ini penulis menggunakan teknik perataan histogram dan
peregangan kontras citra.
3
2. Tinjauan Pustaka 1. Citra Digital Citra digital dihasilkan melalui proses digitalisasi sehingga mampu menghasilkan citra digital, misalnya CT-Scan (Computer Tomographic Scan), USG (Ultra Sound Grapic), Mammography, kamera digital, scanner, dll. Citra digital disebut juga citra diskrit. Citra digital merupakan citra yang telah disimpan dalam bentuk file sehingga dapat diolah dengan menggunakan komputer. Citra digital merupakan suatu larik dua dimensi atau suatu matriks yang elemen-elemennya menyatakan tingkat keabuan dari elemen gambar. Jadi informasi yang terkandung bersifat diskrit. Citra digital tidak selalu merupakan hasil langsung data rekaman suatu sistem. Kadang-kadang hasil rekaman data bersifat kontinu seperti gambar pada monitor televisi, foto sinar-X, dan lain sebagainya. Dengan demikian untuk mendapatkan suatu citra digital diperlukan suatu proses konversi, sehingga citra tersebut selanjutnya dapat diproses dengan komputer. Komputer digital yang umum dipakai saat ini hanya dapat mengolah citra digital. Citra digital mengandung sejumlah elemen-elemen dasar. Elemen-elemen dasar dalam citra digital adalah : (Rinaldi,2004) 1. Kecerahan (brightness) Kecerahan disebut juga intensitas cahaya. Kecerahan pada sebuah titik (piksel) di dalam citra bukanlah intensitas yang riil, tetapi sebenarnya adalah intensitas rata-rata dari suatu area yang melingkupinya. 2. Kontras (contrast) Kontras menyatakan sebaran terang (lightness) dan gelap (darkness) di dalam sebuah gambar. Citra dengan kontras rendah dicirikan oleh sebagian besar komposisi citranya adalah terang atau sebagian besar gelap. Pada citra dengan kontras yang baik, komposisi gelap dan terang tersebar secara merata. 3. Kontur (contour) Kontur adalah keadaan yang ditimbulkan oleh perubahan intensitas pada pikselpiksel yang bertetangga. Karena adanya perubahan intensitas mata manusia dapat mendeteksi tepi-tepi (edge) objek di dalam citra 4. Warna (colour) Warna adalah persepsi yang dirasakan oleh system visual manusia terhadap panjang gelombang cahaya yang dipantulkan oleh objek. Setiap warna mempunyai panjang gelombang (λ). Warna-warna yang diterima oleh mata merupakan hasil kombinasi cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Kombinasi warna yang memberikan rentang warna yang paling lebar adalah red (R) merah, green (G) hijau, blue (B) biru.
4
5. Bentuk (shape) Shape adalah property intrinsic dari objek tiga dimensi, dengan pengertian bahwa shape merupakan property intrinsic utama untuk sistem visual manusia. Pada umumnya citra yang dibentuk oleh mata merupakan citra dwimatra (2 dimensi), sedangkan objek yang dilihat umumnya berbentuk trimatra (3 dimensi). Informasi bentuk objek dapat diekstraksi dari citra pada permulaan prapengolahan dan segmentasi citra. 6. Tekstur (texture) Tekstur diartikan sebagai distribusi spasial dari derajat keabuan di dalam sekumpulan piksel-piksel yang bertetangga. Jadi tekstur tidak dapat didefinisikan untuk sebuah piksel. Sistem visual manusia menerima informasi citra sebagai suatu kesatuan. Resolusi citra yang diamati ditentukan oleh skala pada mana tekstur tersebut dipersepsi. 2. Perbaikan Kualitas Citra Perbaikan kualitas citra (image enhancement) merupakan salah satu proses awal dalam pengolahan citra (image processing). Perbaikan kualitas diperlukan karena sering kali citra yang dijadikan objek pembahasan mempunyai kualitas yang buruk, misalnya citra mengalami derau (noise) pada saat pengiriman melalui saluran transmisi, citra terlalu terang/gelap, citra kurang tajam, kabur dan sebagainya. Melalui operasi pemrosesan awal inilah kualitas citra diperbaiki sehingga citra dapat digunakan untuk aplikasi lebih lanjut, misalnya untuk aplikasi pengenalan (recognition) objek di dalam citra. (Rinaldi,2004) Proses-proses yang termasuk ke dalam perbaikan kualitas citra : (Rinaldi,2004) 1. Pengubahan kecerahan gambar (image brightness) 2. Peregangan kontras (contrast strerching) 3. Pengubahan histogram 4. Pelembutan citra (image smoothing) 5. Penajaman (sharpening) tepi (edge) 6. Pewarnaan semu (pseudocolouring)
3. Pembuatan Aplikasi Menggunakan Bahasa Pemograman Java
Pada tahap ini penulis mulai membuat aplikasi perbaikan kualitas citra dengan mentrasnformasikan semua rancangan tampilan program ke dalam skrip program java image processing.
5
Untuk membuat program ini digunakan perangkat lunak bahasa pemograman Java NetBeans IDE 6.1 adalah salah satu bahasa pemograman yang dapat digunakan untuk melakukan proses pengolahan citra khususnya tentang perbaikan kualitas citra. Untuk memulai pembuatan program ini penulis harus membuat project baru pada NetBeans IDE 6.1 dengan cara memilih menu File dan pilih submenu NewProject maka akan tampil jendela seperti terlihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Tampilan Jendela Project Baru
6
Setelah Jendela Project baru tampil pilih catagories Java, dan pilih Project Java Application, setelah melakukan pilihan maka dapat mengklik tombol next dan akan tampil jendela berikutnya seperti pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Tampilan Jendela Pemberian Nama dan Lokasi Project Baru Pada jendela diatas penulis dapat menuliskan nama project baru misal PerbaikanCitra, selanjutnya dapat menentukan lokasi dimana tempat project baru disimpan, biasanya project baru terletak di Documents dan di dalam folder NetBeansProjects. Setelah memberi nama project dan menentukan lokasi project maka penulis dapat mengklik tombol Finish. Selanjutnya akan tampil jendela kerja dimana penulis dapat memulai menuliskan skrip program.
7
3.1 Pembuatan Halaman Menu Info Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.11.
Gambar 3.11 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Info Pada pembuatan halaman Menu Info ini menggunakan Tabbed Paned yang ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab1 menjadi Info. Isi menu ini dengan informasi tentang perbaikan kualitas citra, untuk menuliskan teks pada menu ini dapat menggunakan Tools Palette yaitu Text Area.
8
3.2 Pembuatan Halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra Dalam pembuatan halaman menu perbaikan kualitas citra dapat terlihat pada gambar 3.12.
Gambar 3.12 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra Pada pembuatan halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra ini sama menggunakan Tabbed Paned yang ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab2 menjadi Proses Perbaikan Kualitas Citra. Pada Menu ini adalah inti dari aplikasi ini, karena menu ini dibuat untuk memproses perbaikan kualitas citra X-ray organ tubuh manusia. Dalam menu ini terdapat tombol perintah seperti open, save, clear, equalization, kontras, reset, exit. Pada tombol perintah open digunakan untuk membuka file citra asli, berikut di bawah ini adalah potongan program pada java untuk membuka dan menampilkan file citra asli : synchronized void BukaCitra(boolean blDownloadImageFile) { if (fileDialog == null) {
9
fileDialog = new FileDialog(frame, "Open File"); } fileDialog.setMode(FileDialog.LOAD); fileDialog.show(); String file = fileDialog.getFile(); if (file == null) { return; } String directory = fileDialog.getDirectory(); File f = new File(directory, file); if (blDownloadImageFile) { try{ image = ImageIO.read(f); int w = image.getWidth(null); int h = image.getHeight(null); rumus(w,h); image = scale1(w1,w1).filter(image,null); lblImage.setIcon(new ImageIcon(image)); //untuk menampilkan image pada layar
Pada halaman ini juga terdapat tombol perintah simpan file, yang digunakan untuk menyimpan citra yang telah diproses. Jika pengguna mengklik tombol perintah simpan maka secara tidak langsung dapat menyimpan hasil citra proses perataan histogram dan citra hasil perataan histogram dan pengaturan kontras. Hasil citra perataan histogram dan pengaturan kontras pada saat penyimpanan file citra yang membedakannya adalah pada hasil citra pengaturan kontras setelah tipe file ada tulisan kontras, misal rusuk.jpg kontras tetapi pada file citra hasil perataan histogram hanya berupa nama file dan tipe file misal rusuk.jpg. Untuk melakukan penyimpanan file hasil citra setelah diproses digunakan potongan kode program sebagai berikut :
private void btnSaveActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) { if (fileDialog == null) { fileDialog
=
new
FileDialog(frame,
membuka file dialog untuk menyimpan file citra }
"Save
Image");
//
10
fileDialog.setFile("*.jpg");//menetukan
format
file
mengambil
nama
penyimpanan citra fileDialog.setMode(FileDialog.SAVE); fileDialog.show(); String
file
=
fileDialog.getFile();
//
citra yang akan disimpan String filec= fileDialog.getFile(); if (file == null) { // kondisi jika variable file tidak terdapat nama file yang akan di simpan return; } else if(file.indexOf(".jpg") == -1) { file = file + ".jpg"; } String directory = fileDialog.getDirectory(); File f = new File(directory, file); // membuat object file (menggabungkan nama directory tmpt penyimpanan file dengan nama fiel yang akan di simpan) File fc; if(filec.indexOf(".") == -1) { fc = new File(directory, filec + " Kontras.jpg"); } else { int flag = filec.lastIndexOf("."); filec = filec.substring(0, flag); fc = new File(directory, filec + " Kontras.jpg"); } try { ImageIO.write(src2, "jpg", f);
// Membuat file object
untuk menyimpan citra hasil equalization ImageIO.write(src3, "jpg", fc); // Membuat file object untuk menyimpan citra hasil kontras } catch (IOException ex) {
Logger.getLogger(Menu.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } }
null,
11
Halaman menu ini juga terdapat tombol clear dan reset. Tombol clear digunakan untuk membatalkan proses dan mengulang proses tersebut. Tombol clear akan berfungsi setelah melakukan proses perataan histogram, setelah itu jika menekan tombol clear citra hasil perataan histogram dan citra asli akan hilang dan tampilan kosong, agar dapat membuka file citra X-ray asli lainnya yang ingin diproses.
Sedangkan tombol reset
digunakan jika ingin mengembalikan nilai kontras kesemula setelah dilakukan pengaturan nilai kontras pada citra X-ray. 3.3 Pembuatan Halaman Menu Bantuan Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Bantuan Pada pembuatan halaman Menu Bantuan ini menggunakan Tabbed Paned yang ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab3 menjadi Bantuan. Isi menu ini dengan informasi tentang cara penggunaan aplikasi perbaikan kualitas citra X-ray. Pada menu ini merincikan bagaimana cara menggunakan aplikasi ini.
12
3.4 Pembuatan Halaman Menu Tentang Penulis Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Tentang Penulis Pada pembuatan halaman Menu Tentang Penulis ini sama seperti menu Info, Proses Perbaikan Kualitas Citra, Bantuan dengan menggunakan Tabbed Paned yang ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab4 menjadi Tentang Penulis. Pada menu ini terdapat informasi tentang pembuat aplikasi proses perbaikan kualitas citra X-ray organ tubuh manusia.
4. Pengujian Program Dalam melakukan pengujian aplikasi langkah yang dilakukan adalah jalankan aplikasi perbaikan kualitas citra X-ray, setelah tampil halaman menu proses perbaikan kualitas citra, dapat memulai proses dengan cara : a. Sebagai inputan masukaan citra X-ray yang akan diperbaiki kualitas citranya. b. Pilih tombol perintah equalization untuk memproses citra asli agar mendapatkan kualitas citra lebih baik. c.
Pilih tombol perintah kontras untuk memproses citra hasil perataan histogram agar pengaturan kontras dapat disesuaikan sesuai kebutuhan yang diinginkan.
13
5. Penyelesaian Berikut adalah tahapan uji coba yang dilakukan untuk melakukan proses perbaikan kualitas citra X-ray organ tubuh manusia dengan teknik perataan histogram : 1. Jalankan Aplikasi perbaikan kualitas citra X-ray. Maka akan tampil seperti gambar 3.15.
Gambar 3.15 Tampilan Halaman Menu Utama 2. Pilih Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra X-ray, menu ini merupakan tempat dimana melakukan proses perbaikan kualitas citra X-ray. Setelah memilih menu tersebut akan tampil seperti gambar 3.16.
Gambar 3.16 Tampilan Halaman Proses Perbaikan Kualitas Citra
14
3. Pada menu perbaikan kualitas citra X-ray, pilih citra X-ray organ tubuh manusia yang akan diperbaiki kualitas citranya dengan cara memilih tombol perintah Open. Citra yang akan di uji coba adalah bahu.jpg. Jika tombol perintah open di-klik maka akan tampil seperti pada gambar 3.17.
Gambar 3.17 Buka File Citra Asli 4. Setelah dilakukan pemilihan pada salah satu citra X-ray yang ingin dilakukan proses perbaikan kualitas citra, maka akan tampil seperti pada gambar 3.18.
Gambar 3.18 Citra Asli X-ray Organ Tubuh Manusia yang Dipilih 5. Untuk
melakukan
proses
perbaikan
menggunakan perataan histogram
kualitas
citra
X-ray
dengan
klik tombol Equalization, maka akan
tampil hasil citra dan histogram hasil perataan, seperti gambar 3.19.
15
Gambar 3.19 Citra X-ray Hasil Perataan Histogram 6. Selanjutnya untuk melakukan proses peregangan kontras pada citra hasil proses pertaan histogram klik tombol kontras, maka akan tampil hasil citra dan histogram tersebut, pada proses ini dapat mengatur nilai kontras yang dinginkan, terlihat pada gambar 3.20.
Gambar 3.20 Citra X-ray Hasil Peregangan Kontras
16
7. Kemudian hasil citra tersebut dapat disimpan dengan cara memilih tombol save, maka akan tampil seperti gambar 3.21.
Gambar 3.21 Simpan File Citra Hasil Perataan Histogram & Peregangan Kontras
6. Penutup 1. Kesimpulan Analisis perbaikan kualitas citra X-ray menggunakan teknik perataan histogram menghasilkan kualitas citra yang lebih baik, sehingga dapat memudahkan dalam melakukaan analisis citra selanjutnya. Setelah dilakukan uji coba dan menganalisis 50 citra X-ray yang telah diproses yang dapat dilihat pada tabel 3.1 dapat disimpulkan bahwa proses perbaikan kualitas citra dengan menggunakan teknik perataan histogram dapat menghasilkan histogram yang memiliki keabuan yang merata dengan memiliki distribusi setiap nilai intensitas piksel lebih banyak dan terpenuhi Distribusi suatu nilai intensitas dapat terlihat dari banyaknya puncak histogram sehingga kecemerlangan citra tersebut lebih baik. Penulis berharap agar analisis perbaikan kualiats citra X-ray pada organ tubuh manusia menggunakan teknik perataan histogram dapat membantu para pelaku dalam dunia medis khususnya dokter maupun masyarakat awam untuk dapat melakukan perbaikan kualitas citra X-ray yang baik.
17
2. Saran Penulis menyadari bahwa penelitian yang dilakukan masih memiliki kekurangan. Salah satu kekurangan dari penelitian ini adalah dalam menganalisis membutuhkan hasil digitalisasi yang baik pada citra X-ray. Pada saat proses digitalisasi seharusnya menghasilkan Citra digital pada foto X-ray yang baik, seperti posisi citra yang lurus dan tidak miring karena sangat mempengaruhi hasil pada saat perbaikan kualitas citra. Saran penulis agar menggunakan citra X-ray hasil digitalisasi yang baik agar lebih mudah dalam melakukan proses perbaikan dan analisis kualitas citra X-ray organ tubuh manusia.
7. Daftar Pustaka Agung Slamet Riyadi, Flowchart Catatan Kuliah Sistem Informasi, Universitas Gunadarma, 2007 Aniarti Murni, Pengantar Pengolahan Citra, Elex Media Komputindo, Jakarta, 1992. Jain, Anil, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice-Hall International, 1995. Jain, Ramesh, Machine Vision, McGraw-ill, 1995. Rinaldi Munir, Pengolahan CITRA DIGITAL dengan Pendekatan Algoritmik, Penerbit INFORMATIKA, Bandung, 2004. Suarga, Dasar Pemrograman Komputer Dalam Bahasa Java, Andi, Yogyakarta,2009
