BAB III METODOLOGI
Pada Bab III akan dijelaskan metode untuk memperoleh besaran fisis dari citra yang telah dilakukan pengolahan citra digital. Dimulai dari teknik pengambilan citra, teknik pengolahan citra sampai dengan memperoleh besaran fisis dengan menggunakan MATLAB dan DIPMA (Digital Citra Processing for Citra Analysis).
3.1
DIPMA
DIPMA 3.0 (Faisal, 2003) adalah kependekan dari Digital Citra Processing for Micro Analysis. Perangkat lunak ini memiliki kemampuan olah citra dan estimasi besaran fisis dari citra batuan. Penulis menggunakan DIPMA sebagai salah satu alat olah citra yang digunakan untuk merubah citra warna menjadi citra biner. setelah didapat citra biner lalu dilakukan proses TPCF untuk melakukan estimasi dari besaran-besaran fisis seperti porositas, luas permukaan spesifik, radius hidraulik dan permeabilitas. Persamaan untuk mendapatkan besaran-besaran fisis diatas telah dijelaskan pada subbab 2.2.3. Dibawah akan diperlihatkan tampilan DIPMA 3.0 yang penulis gunakan untuk melakukan estimasi besaran fisis :
21
Gambar 3.1 Tampilan DIPMA.
Gambar 3.1 merupakan tampilan dari program DIPMA. Pada DIPMA terdapat beberapa label kegunaan yang dapat digunakan untuk mengestimasi besaran fisis dari citra batuan dalam 2 dimensi.
Gambar 3.2 Hasil grafik TPCF.
22
Gambar 3.2 merupakan hasil grafik yang diperoleh dengan menggunakan DIPMA. Prinsip dari grafik telah dijelaskan pada subbab 2.2.3. Dari grafik diatas dapat diperoleh besaran-besaran fisis yang akan digunakan oleh penulis untuk mengkaji perubahan besaran fisis terhadap ukuran.
3.2
Data Skala Centimeter dan Skala Milimeter
3.2.1
Pengukuran citra dalam skala centimeter
Untuk memperoleh citra dalam skala centimeter yang sesuai dan mudah untuk dilakukan pengolahan citra penulis menggunakan rancangan alat seperti gambar 3.3 di bawah :
Gambar 3.3 Alat yang digunakan utuk pengambilan citra digital untuk skala centimeter
Alat yang digunakan adalah kamera yang diletakkan dalam rangkaian alat yang memiliki rel geser yang dapat digunakan untuk memajukan dan memundurkan kamera atau sampel batuan sesuai dengan fokus yang kita inginkan. Penulis menggunakan alat di atas untuk memperoleh citra yang diinginkan. Batuan sampel yang digunakan adalah batuan karbonat.
23
Gambar 3.4 Batu karbonat yang digunakan.
Gambar 3.4 merupakan batuan karbonat yang berbentuk bongkahan di potong menjadi bentuk balok dengan ukuran 10 x 5.4 x 4.1 cm. Dengan ukuran yang lebih kecil dan berbentuk persegi diharapkan dapat diperoleh citra yang sesuai untuk dilakukan pengolahan citra digital. Pengambilan citra batuan karbonat dalam skala centimeter dilakukan dengan menggunakan kamera digital. Sebelum dilakukan pengambilan citra, sisi yang akan diambil citranya diwarnai dengan menggunakan cat pilox atau kapur sehingga terlihat jelas perbedaan pori dengan matriks. Setelah terlihat perbedaan pori dan matriks baru dilakukan pengambilan citra dengan menggunakan kamera digital. Citra yang diperoleh dengan menggunakan kamera digital diatur memiliki ukuran 640 x 480 pixels. Untuk menentukan skala pada citra, penulis menggunakan penggaris untuk menentukan skala pada citra batuan karbonat.
Gambar 3.5 Citra disebelah kiri tidak menggunakan penggaris, citra disebelah kanan menggunakan penggaris.
24
Gambar 3.5 merupakan citra berukuran sama 640 x 480 pixels, gambar kiri tidak menggunakan penggaris dan gambar kanan menggunakan penggaris berskala centimeter. Penulis menggunakan kedua citra tersebut untuk menentukan skala. Untuk memperoleh skala pada citra, penulis membandingkan antara citra yang tidak menggunakan penggaris dengan citra yang menggunakan penggaris. Dari perbandingan kedua citra tersebut diperoleh skala batuan karbonat, dimana 1 pixel dari citra sama dengan 0,008 cm. Untuk melakukan pengolahan citra digital, terlebih dahulu dilakukan croping pada citra. Hal ini dilakukan agar pengolahan citra digital dengan menggunakan DIPMA lebih mudah dilakukan. Citra yang diperoleh dengan ukuran 640 x 480 pixels kemudian di crop dengan menggunakan PhotoshopCS2 atau CorelDraw12. Penulis mengubah ukuran dari 640 x 480 pixels menjadi ukuran 300 x 300 pixels. Hasil cropping dapat dilihat pada gambar 3.6 :
Gambar 3.6 Citra hasil croping dengan ukuran 300x300 pixels.
Kemudian dilakukan edit pori dengan menggunakan Photoshop agar terlihat perbedaan yang jelas antara pori dan padatan. Setelah terlihat jelas perbedaan
25
antara pori dan padatan, pengolahan citra digital dapat dilakukan pada citra tersebut. Proses pengolahan citra dari awal sampai siap dilakukan pengolahan citra dapat dilihat pada alur gambar 3.7 :
Gambar 3.7 Alur pengambilan citra digital untuk skala centimeter.
Gambar pertama menunjukkan citra awal dari kamera digital yang berukuran 640 x 480 pixels, gambar kedua adalah citra setelah dilakukan cropping dengan ukuran 300 x 300 pixels, dan gambar terakhir adalah hasil citra setelah dilakukan edit pori agar terlihat perbedaan antara pori dan padatannya sehingga dapat dilakukan pengolahan citra digital.
3.2.2
Pengukuran citra dalam skala milimeter
Untuk memperoleh citra dalam skala milimeter yang sesuai untuk dilakukan pengolahan citra penulis menggunakan mikroskop yang dihubungkan dengan komputer. Susunan alat dapat dilihat pada gambar dibawah :
26
Gambar 3.8 Alat yang digunakan utuk pengambilan citra digital untuk skala milimeter.
Gambar 3.8 merupakan alat yang digunakan untuk mendapatkan citra yang dibutuhkan dalam skala milimeter. Susunan alat adalah mikroskop yang terhubung dengan komputer. Pembesaran mikroskop yang digunakan adalah 100x untuk memperoleh citra yang diinginkan.
Gambar 3.9 Skala.
Gambar 3.9 merupakan skala yang digunakan sebagai alat perbandingan dari citra milimeter pada batu yang telah diukur. Citra batuan dalam skala milimeter tersebut diperoleh dengan mengambil citra dari thin section (sayatan tipis) yang diperoleh dari batuan karbonat.
27
Gambar 3.10 Thin section batuan karbonat.
Kemudian untuk pengambilan citra digunakan mikroskop optik yang terhubung langsung pada komputer dengan menggunakan software Motic plus. Data yang diperoleh melalui mikroskop yang telah dihubungkan dengan komputer tersebut menjadi citra yang kemudian disimpan ke dalam komputer dengan ukuran 320 x 240 pixels. Penulis menggunakan perbandingan citra untuk memperoleh skala untuk citra skala milimeter.
Gambar 3.11 Citra disebelah kiri tidak menggunakan skala, citra disebelah kanan menggunakan skala lingkaran.
Gambar 3.1 merupakan citra berukuran sama 320 x 240 pixels. Untuk memperoleh skala pada citra penulis membandingkan kedua citra diatas dan diperoleh perbandingan skala 1 pixel sama dengan 0,004 mm. Berbeda dengan citra yang diperoleh dalam skala centimeter dimana citra diperoleh dari satu tahap pengambilan citra digital, pengambilan citra dalam skala milimeter dilakukan dalam beberapa tahapan. Dikarenakan keterbatasan dari mikroskop yang hanya memiliki view citra yang sangat terbatas, sehingga keseluruhan dari citra batuan
28
karbonat yang terdapat pada thin section tidak tercitra secara keseluruhan. Hanya sebagian kecil citra dari preparat yang berhasil didapat melalui satu kali pengambilan gambar. Untuk mengatasi permasalahan diatas, penulis menarik beberapa pengamatan yakni : 1. Citra yang diperoleh harus berbentuk persegi/persegi panjang agar mudah dilakukan penggabungan citra dengan menggunakan program software MATLAB. 2. Citra yang diperoleh harus jelas dari segi retakan (fracture) atau pori. Karena batuan karbonat memiliki dua struktur yang dominan yakni fracture dan pori. Hasil citra yang berbentuk persegi tersebut kemudian diambil bagian per bagian dari preparat lalu digabungkan menjadi satu dengan menggunakan MATLAB. Pengambilan data dilakukan 256 kali untuk satu preparat dengan rincian pengambilan citra 16 x 16 pengambilan citra (16 baris dan 16 kolom). Hasil dari penggabungan citra dengan menggunakan MATLAB dapat dilihat pada citra dibawah :
Gambar 3.12 Hasil penggabungan citra thin section 3 dengan menggunakan MATLAB (3995x3840 pixels).
29
Citra gambar diatas merupakan citra yang telah digabungkan, dari citra tersebut dapat dilakukan pengolahan citra digital. Hasil perbandingan citra antara citra lingkaran (berdiameter 0,6 mm) dan citra thin section dapat diperoleh informasi bahwa 1 pixels adalah 0,004 mm (0,004x3885=15,54 mm). Karena citra memiliki pixels terlalu besar untuk dilakukan pengolahan citra di komputer, penulis berinisiatif untuk mereduksi ukuran dari citra diatas menjadi 12,5% nya sehingga berukuran 500x480 pixels. Perubahan ukuran pada citra juga mengubah skala, dimana skala menjadi 1 pixels = 0,032 mm.
Gambar 3.13 Citra thin section 3 dengan ukuran 500x480 pixels.
Gambar diatas merupakan hasil dari penggabungan 256 citra yang telah di reduksi. Proses pengolahan citra dari awal sampai akhir dan dapat dilakukan pengolahan citra dapat digambarkan pada alur gambar 3.14 dibawah :
30
Gambar 3.14 Alur pengambilan citra digital untuk skala milimeter.
Gambar pertama menunjukkan citra awal dari mikroskop yang berukuran 320 x 240 pixels, gambar kedua adalah citra setelah dilakukan penggabungan citra, yang ketiga adalah gambar saat dilakukan penyesuaian ukuran, cropping, dan edit pori agar terlihat perbedaan antara pori dan padatannya, dan gambar terakhir merupakan hasil citra yang siap untuk dilakukan pengolahan citra digital.
3.2.3
Algoritma dan diagram alir menggabungkan citra skala milimeter
Langkah pertama dari penggabungan citra adalah menggabungkan citra dalam bentuk satu baris, dimana sebanyak 16 buah citra yang diperoleh dari 16 kali
31
pegambilan citra secara horizontal pada mikroskop. Hasil dari penggabunggan citra tersebut secara horizontal dapat dilihat pada gambar dibawah :
Gambar 3.15 Hasil penggabungan citra secara horizontal
Secara berurutan, algoritma penggabungan citra secara horizontal adalah sebagai berikut : 1. Membaca data citra mulai dari n=1 sampai n=16. 2. Melakukan proses menggabungkan citra secara horizontal. 3. Melakukan proses pengubahan citra menjadi citra biner 4. Rendering objek baru menjadi citra gabungan secara horizontal. start
input
Input berupa citra sebanyak 16 buah citra
Membaca citra n, n = 1-16 (horizontal) Proses menggabung citra (horizontal) Proses menggabung Citra menjadi
output
end
Gambar 3.16 Diagram alir algoritma menggabungkan citra digital secara horizontal.
32
Gamabar 3.16 merupakan diagram alir dari penggabungan citra secara horizontal. Proses dimulai dari menggunakan program MATLAB di komputer, lalu membaca citra sebagai input, mulai dari citra pertama hingga citra ke-16 yang digabung menjadi citra horizontal. Setelah itu dilakukan proses mengubah citra gabungan menjadi citra biner. Hasil dari penggabungan tersebut adalah citra berukuran 3995 x 240 pixels. Setelah mendapatkan data citra horizontal, dilakukan penggabungan citra vertikal dengan menggabungkan citra horizontal secara vertikal dari atas ke bawah hingga membentuk sebuah citra besar berukuran 3995x3840 pixels. Hasil dari penggabunggan citra secara vertikal dapat dilihat pada gambar 3.12. Secara sederhana algoritma penggabungan citra secara vertikal adalah sebagai berikut : 1. Membaca data gambar n=1 sampai n=16. 2. Melakukan proses menggabungkan citra secara vertikal. 3. Melakukan proses pengubahan citra menjadi citra biner. 4. Rendering objek baru menjadi citra gabungan secara vertikal.
33
start
input
Input berupa citra sebanyak 16 buah citra
Membaca citra n, n = 1-16 (vertikall) Proses menggabung citra (vertikal) Proses menggabung Citra menjadi
output
end Gambar 3.17 Diagram alir algoritma menggabungkan citra digital secara vertikal.
Gamabar 3.17 merupakan diagram alir dari penggabungan citra secara vertikal. Proses dimulai dari menggunakan program MATLAB di komputer, lalu membaca citra sebagai input, mulai dari citra pertama horizontal hingga citra ke-16 horizontal yang digabung menjadi citra vertikal. Setelah itu dilakukan proses mengubah citra gabungan menjadi citra biner. Hasil dari penggabungan tersebut adalah citra berukuran 3995 x 3840
pixels. Hasil dari penggabungan citra
kemudian diolah sesuai dengan alur pada gambar 3.14
34
3.3
Metode Perhitungan Besaran Fisis Batuan
Untuk melakukan perhitungan besaran fisis citra batuan harus diubah terlebih dahulu menjadi citra biner. Kemudian dilakukan estimasi besaran fisis pada citra tersebut. Dalam Tugas Akhir ini pernulis melakukan estimasi besaran fisis dengan menggunakan DIPMA. Dari program tersebut dapat ditentukan porositas, luas permukaan spesifik dan radius hidraulik sampel batuan. Besaran fisis diatas dihitung berdasarkan persamaan (2.17) dan (2.19) yang dilakukan dengan menggunakan TPCF. Perhitungan permeabilitas
dihitung
berdasarkan
persamaan
(2.12)
yang
merupakan persamaan permeabilitas yang memiliki hubungan antara porositas dan luas permukaan spesifik yang telah diperoleh dengan menggunakan TPCF.
Gambar 3.18 Grafik TPCF yang diperoleh dengan menggunakan DIPMA
35
Gambar 3.18 adalah grafik TPCF yang diperoleh untuk citra skala centimeter. Penjelasan lebih lanjut mengenai cara perhitungan dan bagaimana diperoleh besaran fisis dengan menggunakan korelasi tersebut telah dijelaskan pada subbab 2.2.3 . Data yang diperoleh dari DIPMA hanya berupa satu besaran fisis setiap pengambilan data. Misalkan pengambilan data dengan menggunakan TPCF dilakukan pada absis 1, ordinat 1 dan panjang sel 50 pixel
Gambar 3.19 Parameter TPCF dalam DIPMA
Gambar 3.19 merupakan parameter untuk mendapatkan grafik TPCF dari DIPMA. Absis titik awal adalah letak koordinat x pada citra, sedangkan Ordinat titik awal adalah letek koordinat y pada citra dan panjang sel adalah luas dari citra yang akan dilakukan proses pengolahan citra digital. Sehingga dari satu kali penggunaan TPCF pada citra tersebut dengan parameter diatas diperoleh grafik TPCF hanya untuk citra dengan koordinat absis 1, ordinat 1 pada panjang sel citra 50 x 50 pixel. Untuk pengukuran citra 300 x 300 pixels dilakukan perhitungan besaran fisis sebanyak 36 kali untuk panjang sel 50 x 50 pixels.
36
300x300 (Pixel)
300x300 (Pixel) BW
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Gambar 3.20 Bagan perhitungan besaran fisis
Gambar 3.20 merupakan bagan urutan untuk melakukan perhitungan yang dilakukan pada setiap panjang sel 50 x 50 pixels. Perhitungan untuk panjang sel 75, 100, 150, 200, 250 hingga 300 juga dilakukan dengan prosedur yang sama. Hasil dari perhitungan besaran fisis digunakan untuk mengetahui perubahan besaran fisis terhadap ukuran.
