BAB 1 Pengantar Pengolahan Citra
Setelah membaca bab ini, diharapkan pembaca memperoleh wawasan tentang: pengertian pengolahan citra digital; aplikasi pengolahan citra digital; prinsip dasar dalam pengolahan citra.
2
Pengolahan Citra, Teori dan Aplikasi
1.1 Pengertian Pengolahan Citra Digital Istilah citra digital sangat populer pada masa kini. Banyak peralatan elektronik yang menghasilkan citra digital; misalnyascanner, kamera digital, mikroskop digital, dan fingerprint reader(pembaca sidik jari). Perangkat lunak untuk mengolah citra digital juga sangat populer digunakan oleh pengguna untuk mengolah foto atau untuk berbagai keperluan lain. Sebagai contoh, Adobe Photoshopdan GIMP (GNU Image Manipulation Program) menyajikan berbagai fitur untuk memanipulasi citra digital.
(a) Kamera digital
(b) Kamera CCTV
(c) Pemindai (Scanner)
(d) Pembaca Sidik Jari
Gambar 1.1Empat contoh alat yang menghasilkan citra digital
Lalu,
apa
sebenarnya
yang
dimaksud
dengan
pengolahan
citra
digital?Secara umum, istilah pengolahan citra digital menyatakan “pemrosesan gambar berdimensi-dua melalui komputer digital” (Jain, 1989).Menurut Efford (2000), pengolahan citra adalah istilah umum untuk berbagai teknik yang keberadaannya
untuk memanipulasi dan memodifikasi citra dengan berbagai
cara. Foto adalah contoh gambar berdimensi dua yang bisa diolah dengan
Pengantar Pengolahan Citra
3
mudah.Setiap foto dalam bentuk citra digital (misalnya berasal dari kamera digital) dapat diolah melalui perangkat-lunak tertentu.Sebagai contoh, apabila hasil bidikan kamera terlihat agak gelap, citra dapat diolah agar menjadi lebih terang.Dimungkinkan
pula
untuk
memisahkan
foto
orang
dari
latarbelakangnya.Gambaran tersebut menunjukkan hal sederhana yang dapat dilakukan melalui pengolahan citra digital. Tentu saja, banyak hal lain yang lebih pelik yang dapat dilakukan melalui pengolahan citra digital.
Catatan
Untuk
penyederhanaan
penyebutan
pada
pembicaraan
selanjutnya, istilah “pengolahan citra digital” akan dinyatakan dengan “pengolahan citra” saja.
Selain citra digital,terdapat citra analog. Foto yang ditempelkan pada kartu mahasiswa adalah contoh citra analog. Agar foto tersebut bisa diproses oleh komputer maka harus didigitalkan melalui alat pemindai.
1.2 Aplikasi Pengolahan Citra Pengolahan citra merupakan bagian penting yang mendasari berbagai aplikasi nyata, seperti pengenalan pola, penginderaan jarak-jauh melalui satelit atau pesawat udara, dan machine vision. Pada pengenalan pola, pengolahan citra antara lain berperan untuk memisahkan objek dari latarbelakang secara otomatis. Selanjutnya, objek akan diproses oleh pengklasifikasi pola. Sebagai contoh, sebuah objek buah bisa dikenali sebagai jeruk, apel, atau pepaya.Pada penginderaan jarak jauh, tekstur atau warna pada citra dapat dipakai untuk mengidentifikasi objek-objek yang terdapat di dalam citra. Pada machine vision (sistem yang dapat“melihat” dan “memahami” yang dilihatnya), pengolahan citra berperan
dalam
mengenali
bentuk-bentuk
khusus
yang
dilihat
oleh
mesin.Penggunaan kamera pemantau ruangan merupakan contoh bagian aplikasipemrosesan citra.Perubahan gerakan yang ditangkap melalui citra dapat menjadi dasar untuk melakukan pelaporan situasi yang terekam.
4
Pengolahan Citra, Teori dan Aplikasi
Pengolahan
citra
juga
memungkinkan
wajah
seseorang
dikartunkan.Sebagai contoh ditunjukkan pada Gambar 1.2.Aplikasi seperti itu memungkinkan pembuatan kartun yang didasarkan pada objek-objek nyata. Perangkat lunak seperti Microsoft Word 2010 menyertakan fasilitas pengolah gambar yang memungkinkan setiap gambar asli diubah menjadi gambar seperti hasil goresan pensil, kapur, pastel, dan lain-lain, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.3.
Gambar 1.2Aplikasi pengolahan citra untuk mengartunkan wajah orang
Pengantar Pengolahan Citra
5
Gambar 1.3Penggunaan efek gambar pada Microsoft Word 2010 memanfaatkan pengolahan citra Aplikasi pengolahan citra memang makinmeluas.Di dunia kedokteran, pengolahan citra mempunyai peran yang sangat besar.CT Scan(Computed Tomography Scan) atau kadang disebut CAT Scan (Computerized Axial Tomography Scan) merupakan suatu contoh aplikasi pengolahan citra, yang dapat dipakai untuk melihat potongan atau penampang bagian tubuh manusia. Tomografi adalah proses untuk menghasilkan citra berdimensi dua dari potongan objek berdimensi tiga dari sejumlah hasil pemindaian satu-dimensi. Gambar 1.4 memperlihatkan contoh CT Scan dan hasilnya.
6
Pengolahan Citra, Teori dan Aplikasi
(a) CT Scan (Sumber: http://www.dxhealthcorp.com)
(b) Contoh hasil CT Scan (Sumber: http://www.thirdage.com/)
Gambar 1.4CT Scan
Pengolahan citra juga dapat dimanfaatkan, misalnya, untuk kepentingan penentuan jenis tanaman hias melalui ciri-ciri citra daun. Seseorang yang ingin tahu mengenai suatu tanaman cukup memasukkan citra daun yang ia miliki dan kemudian memunggahkan ke sistem berbasis web. Selanjutnya, sistem web dapat mencarikan
informasi
yang
sesuai
dengan
citra
tersebut.Gambar
memperlihatkan contoh hasil pencarian jenis tanaman hias.
Gambar 1.5Masukan citra dapat digunakan sebagai dasar pencarianjenis tanaman hias Berbagai aplikasi pengolahan citra juga telah dilakukan di Indonesia.Beberapa contoh ditunjukkan berikut ini. Identifikasi sidik jari (Isnanto, dkk., 2007)
1.5
Pengantar Pengolahan Citra
7
Pencarian database orang melalui foto orang (Aribowo, 2009) Identifikasi kematangan buah tomat (Noor dan Hariadi, 2009) Identifikasi penyakit Diabetes mellitus melalui citra kelopak mata (Rachmad, 2009) Ekstraksi fitur motif batik (Mulaab, 2010) Identifikasi telapak tangan (Putra dan Erdiawan, 2010)
1.3Prinsip Dasar dalam Pengolahan Citra Hal-hal yang diutarakan pada Subbab 1.2 merupakan contoh-contoh aplikasi kegiatan pengolahan citra.Aplikasi-aplikasi seperti itu sesungguhnya menggunakan prinsip dasar dalam pengolahan citra seperti peningkatan kecerahan dan kontras, penghilangan derau pada citra, dan pencarian bentuk objek.Beberapa contoh diberikan berikut ini.
1.3.1 Peningkatan Kecerahan dan Kontras Seringkali dijumpai citra yang tidak jelas akibat sinar yang kurang ketika objek dibidikmelalui kamera digital.Dengan menggunakan pengolahan citra, citra seperti itu bisa diperbaiki melalui peningkatan kecerahan dan kontras.Gambar 1.3 menunjukkan contoh citra yang kurang cerah dan kurang kontras menjadi citra yang lebih kontras.
(a) Citra dengan kontras rendah
(b) Citra dengan kontras yang telah ditingkatkan
Gambar 1.6Pengolahan citra memungkinkan pengubahan kontras pada citra
8
Pengolahan Citra, Teori dan Aplikasi
Gambar 1.6(a) kurang jelas, tetapi melalui pengolahan citra yang tepat diperoleh hasil yang jauh lebih jelas (Gambar 1.6(b)).
1.3.2 Penghilangan Derau Citra yang akan diproses seringkali dalam keadaan terdistorsi atau mengandung derau. Untuk kepentingan tertentu, derau tersebut perlu dibersihkan terlebih dulu.Dalam pengolahan citra, terdapat beberapa metode yang bisa dipakai untuk keperluan tersebut. Salah satu caradilaksanakan melalui filter notch. Efek filter tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.7.
(a) Citra dengan derau berbentuk kotak-kotak
(b) Citra dengan derau telah dihilangkan
Gambar 1.7Pengolahan citra memungkinkan untukmenghilangkanderau pada citra Terlihat bahwa derau berbentuk kotak pada Gambar 1.7(a) bisa dihilangkan dan hasilnya seperti yang terlihat pada Gambar 1.7(b).
1.3.3 Pencarian Bentuk Objek Untuk kepentingan mengenali suatu objek di dalam citra, objek perlu dipisahkan terlebih dulu dari latarbelakangnya. Salah satu pendekatan yang umum dipakai untuk keperluan ini adalah penemuan batas objek.Dalam hal ini, batas objek berupa bagian tepi objek. Setelah tepiobjek diketahui, pencarian ciri terhadap objek bisa dilaksanakan, misalnya berdasar perbandingan panjang dan
Pengantar Pengolahan Citra
9
lebar daun. Objek daun dan batas daun yang didapatkan melalui pengolahan citra diperlihatkan pada Gambar 1.8.Adapun Gambar 1.9 memperlihatkan tahapan penentuan panjang dan lebar daun diperoleh melalui komputasi oleh komputer.
Catatan Pemisahan objek dalam citra terhadap latarbelakang dikenal dengan sebutan segmentasi.
(a) Citra asli
(b) Citra dengan hanya bagian luar yang digambar
Gambar 1.8Pengolahan citra memungkinkan untuk mendapatkan bentuk objek
10
Pengolahan Citra, Teori dan Aplikasi
Gambar 1.9Penentuan panjang dan lebar daun berdasarkan tepi daun
Latihan 1. Jelaskan pengertian pengolahan citra digital! 2. Berikan contoh aplikasi pengolahan citra yang Anda ketahui. 3. Apa yang dimaksud dengan Tomografi? 4. Apaperan filter median? 5. Apa yang dimaksud batas objek? Apa kegunaannya? 6. Jelaskan pengertian segmentasi.
