S2 Bab 2 Pcd

• Citra dibagi menjadi 2 macam : 1. Citra kontinyu : citra yang dihasilkan dari sistem optik yang menerima sinyal analog misalnya : mata manusia dan kamera analog 2. Citra diskrit/citra digital : citra yang dihasilkan melalui proses digitalisasi terhadap citra kontinyu. Beberapa sistem optik dilengkapi dg fungsi digitalisasi sehingga mampu menghasilkan citra diskrit misalnya kamera digital dan scanner

• Konsep Pembentukan Citra : 1. 2. 3. 4.

Model Citra Digitalisasi Citra Elemen-elemen Citra Digital Elemen Sistem Pemrosesan Citra Digital

Pengolahan Citra Digital

Pembentukan Citra

• Citra merupakan fungsi kontinyu dari intensitas cahaya pada bidang 2D yang di simbolkan dengan f(x,y)

• (x,y) : koordinat pada bidang 2D • f(x,y): intensitas cahaya (brightness) pada titik (x,y)

Pengolahan Citra Digital

1. Model Citra

• Cahaya merupakan bentuk energi maka intensitas cahaya bernilai antara 0 sampai tak terhingga • Nilai f(x,y) sebenarnya adalah hasil kali [GON77]: • i(x,y) adalah jumlah cahaya yang berasal dari sumber (illumination), nilainya antara 0 sampai tak berhingga • r(x,y) adalah derajat kemampuan obyek memantulkan cahaya (reflection), nilainya antara 0 dan 1

Pengolahan Citra Digital

1. Model Citra

•

Proses Pembntukan Citra • Proses pembentukan intensitas cahaya: • Sumber cahaya menyinari objek. Jumlah pancaran (iluminasi) cahaya yang diterima objek pada koordinat (x.y) adalah i(x,y). Objek memantulkan cahaya yang diterima dengan derajat pantulan r(x,y). Hasil kali antara i(x,y) dan r(x,y) menyatakan intensitas cahaya pada koordinat (x,y) yang ditangkap oleh sensor visual pada sistem optik

• Jadi f(x,y) = i(x,y) . r(x,y) • 0<= i(x,y) < tak hingga • 0<= r(x,y) <= 1 • Sehingga 0<= f(x,y) < tak hingga

Pengolahan Citra Digital

1. Model Citra

• •

•

•

Nilai i(x,y) ditentukan oleh sumber cahaya, sedangkan r(x,y) ditentukan oleh karakteristik objek di dalam gambar. Nilai r(x,y)=0 mengindikasikan penyerapan total, sedangkan r(x,y) =1 menyatakan pemantulan total Contoh nilai i(x,y) : 1. Pada hari cerah, iluminasi i(x,y) sekitar 9000 foot candles 2. Pada hari mendung iluminasi i(x,y) sekitar 1000 foot candles 3. Pada hari malam bulan purnama iluminasi i(x,y) sekitar 0.001 foot candles Contoh nilai r(x,y) : 1. Benda hitam mempunyai r(x,y) = 0.01 2. Dinding putih mempunyai r(x,y) = 0.8 3. Benda logam dari stainless steel mempunyai r(x,y) = 0.65 4. Salju mempunyai r(x,y) = 0.93

Pengolahan Citra Digital

1. Model Citra

•

•

Intensitas f dari gambar hitam putih pada titik (x,y) disebut Derajat Keabuan (grey level), sedangkan citranya disebut Citra hitam putih (grayscale Image) atau citra monokrom (monochrome image) Derajat keabuan mempunyai rentang nilai : • lmin < f < lmax • Selang lmin dan lmax disebut skala keabuan

•

Contoh, sebuah citra hitam putih dengan 256 level artinya mempunyai skala abu dari 0 sampai 255, 0 menyatakan hitam, 255 menyatakan putih,0-255 menyatakan abu abu

•

Citra hitam putih disebut juga citra 1 kanal, karena warnanya hanya ditentukan oleh 1 fungsi intensitas saja. Citra berwarna (color image) dikenal dengan nama citra spektral, karena warna pada citra disusun oleh 3 komponen warna yang disebut komponen RGB, Red Green Blue Intensitas suatu titik pada citra berwarna merupakan kombinasi dari 3 intensitas, derajat keabuan merah, derajat keabuan hijau, derajat keabuan biru

•

Pengolahan Citra Digital

1. Model Citra

• • • •

Agar dapat diolah dengan komputer,maka citra harus direpresentasikan secara numerik dengan nilai diskrit. Representasi citra dari fungsi malar(kontinyu) menjadi nilai diskrit disebut digitalisasi. Citra yang dihasilkan ini disebut Citra digital (digital image) Citra digital yang tingginya N, lebar M, dan derajat keabuan L, dapat dianggap sebagai fungsi [DUL97]: •

F(x,y) : • 0 <= x <= M • 0 <= y <= N • 0 <= f <= L

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

Citra digital yang berukuran N x M lazim dinyatakan dengan matriks sebagai berikut :

•

•

Indeks baris (i) dan kolom (j) menyatakan suatu koordinat titik pada citra, sedangkan f(i,j) merupakan intensitas (derajat keabuan) pada titik (i,j)

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• •

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

Masing-masing elemen pada citra digital( berarti elemen matriks) disebut image element, picture element, atau pixel Jadi citra yang berukuran NxM mempunyai NM pixel, contoh: citra 256x256 pixel dan direpresentasikan secara numerik dg matrik yg terdiri dari 256 buah baris (di-indeks dari 0 sampai 255) dan 256 buah kolom (di-indeks dari 0 sampai 255) seperti contoh berikut :

Pixel pertama pada koordinat (0,0) mempunyai nilai intensitas 0 yang berarti warna pixel tersebut hitam, pixel kedua pada koordinat (0,1) mempunyai intensitas 134 yang berarti warnanya antar hitam dan putih dan seterusnya

•

•

Proses digitalisasi citra ada 2 macam : • Digitalisasi spasial (x,y) sering disebut penerokan (sampling) • Digitalisasi intensitas f(x,y) sering disebut kuantisasi

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• Penerokan •

Citra kontinyu diterok pada grid-grid yang berbentuk bujursangkar (kisi kisi dalam arah horizontal dan vertikal)

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• Penerokan • Terdapat perbedaan antara koordinat gambar yang disampling dengan koordinat matriks hasil digitalisasi. Koordinat x dan y pada gambar dimulai dari sudut kiri bawah, sedangkan penomoran pixel pada matriks dimulai pada sudut kiri atas

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• Penerokan

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• Penerokan •

Dalam hal ini, I=x j = M-y x = Dx/N increment y = Dy/M increment

0 <= I <= N-1 0 <= j <= M-1

N = jumlah maksimum pixel dalam 1 baris M = jumlah maksimum pixel dalam 1 kolom Dx = lebar gambar dalam inch Dy = tinggi gambar dalam inch Catatan : Beberapa referensi menggunakan (1,1) daripada (0,0) sebagai elemen pertama matrix

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• •

Elemen (I,j) di dalam matriks menyatakan rata-rata intensitas cahaya pada area citra yang direpresentasikan sebagai pixel Contoh, citra biner yang hanya mempunyai 2 derajat keabuan, 0 hitam dan 1 putih.

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• •

Area 2.5 x 2.0 inch pada sudut kiri atas gambar dinyatakan dengan lokiasi (0,0) pada matrix 5x4 yang mengandung nilai 0 Area 2.5 x 2.0 inch pada sudut kanan bawah dinyatakan dengan lokasi (4,3) pada matrix 5x4 mengandung nilai 1 Untuk memudahkan implementasi, jumlah tterokan biasa diasumsikan sebagai: N = 2^n

•

• • •

N= jumlah penerokan n= bilangan bulat positif Pembagian gambar menjadi ukuran tertentu menentukan resolusi (derajat rincian) spasial yang diperoleh. Semakin tinggi resolusi yang berarti semakin kecil ukuran pixel, semakin halus gambar yang diperoleh karena informasi yang hilang akibat pengelompokan derajat keabuan pada penerokan semakin kecil

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

•

Pada gambar di atas memperlihatkan efek perbedaan penerokan pada citra Lena, masing masing 256x256, 128x128, 64x64, dan 62x62

•

Seluruh citra mempunyai jumlah jderajat keabuan yang sama yaitu 256

•

Karena area tampilan untuk ke 4 citra Lena pada Gambar tersebut sama, maka pixel cxitra yang beresolusi rendah di duplikasi untuk mengisi seluruh bidang tampilan

•

Hal ini mengasilkan efek blok-blok yang sering diamati pada gambar beresolusi lebih rendah pada umumnya

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

• Kuantisasi •

Proses kuantisasi membagi skala keabuan (0,L) menajadi G buah level yang dinyatakan dengan suatu harga bilangan bulat (integer), biasanya G diambil dari : • G=2^m • •

• • •

G = derajat keabuan m = bilangan bulat positif

Hitam dinyatakan dengan derajat keabuan terendah 0, putih dinyatakan dengan nilai derajat keabuan tertinggi 15 untuk 16 level Jumlah bit yang dibutuhkan untuk merepresentasikan nilai keabuan pixel disebut kedalaman pixel (pixel depth) Citra sering diasosiasikan dengan kedalaman pixel nya

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

•

Pada kebanyakan aplikasi, citra hitam putih dikuantisasi pada 256 level dan membutuhkan 1 byte(8bit) untuk representasi tiap pixel

•

Citra biner hanya dikuantisasi pada 2 level,0 dan 1. • Bit 0 = hitam • Bit 1 = putih

•

•

Besar daerah derajat keabuan yang digunakan menentukan resolusi kecerahan gambar yang diperoleh. Sebagai contoh, jika digunakan 3 bit untuk menyimpan harga bilangan bulat, maka jumlah derajat keabuan yang diperoleh hanya 8, jika digunakan 4 bit, maka derajat keabuan yang diperoleh adalah 16 Semakin banyak derajat keabuan, semakin bagus gambar yang diperoleh karena kemenerusan derajat keabuan semakin tinggi mendekati citra asli

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

•

Gambar yang menunjukkan efek perbedaan kuantisasi citra Lena yang berukuran 256x256 pixel, masing masing 256 level dan 128 level keabuan

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

•

Penyimpanan citra digital yang diterok menjadi N x M buah pixel yang dikuantisasi menjadi G = 2 ^ m level derajat keabuan membutuhkan memori sebanyak : • B = N x M x m bit

•

Sebagai contoh, citra berukuran 512x512pixel dengan 256 derajat keabuan membutuhkan memori : • 512x512x8 bit

•

Secara keseluruhan, resolusi gambar ditentukan oleh N dan m. Makin tinggi nilai N atau M dan m, maka citra yang dihasil kan semakin bagus kualitas nya (mendekati citra asli). Untuk citra dengan jumlah objek yang sedikit, kualitas citra ditentukan oleh nilai m. Sedangkan untuk citra dengan jumlah objek yang banyak, kualitas nya ditentukan oleh N atau M

Pengolahan Citra Digital

2. DIGITALISASI CITRA

•

Kecerahan ( brightness ) Kecerahan adalah kata lain untuk intensitas cahata. Sebagaimana telah dijelaskan pada again penerokan, kecerahan pada sebuah titik ( pixel ) di dalam citra bukanlah intensitas yang real, teteapi sebenarnya adalah intensitas rata rata dari suatu area yang melingkupinya.

•

Kontras ( contrast ) Kontras menyatakan sebaran terang (lightness) dan gelap (darkness) di dalam sebuah gambar. Citra dengan kontras rendah di cirikan oleh sebagian besar komposisi citranya adalah terang atau sebagian besar gelap. Oada citra dengan kontras yang baik , komposisi gelap dan terang tersebar merata

Pengolahan Citra Digital

2. ELEMEN CITRA DIGITAL

•

Kontur (contour) Kontur adalah keadaan yang ditimbulkan oleh perubahan intensitas pada pixel yang bertetangga. Karena adanya perubahan intensitas inilah mata kita mampu mendeteksi tepi tepi (edge) objek di dalam citra

4. Warna (colour) Warna adalah persepsi yang disrasakan oleh sistem visual manusia terhadap panjang gelombang cahaya yang dipantulkan oleh objek. Setiap warna mempunyai panjang gelombang yang berbeda. Merah mempunyai panjang gelombang tertinggi dan Ungu mempunyai panjang gelombang terendah Warna-warna yang diterima oleh mata (sistem visual manusia) merupakan hasil kombinasi cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Penelitian memperlihatkan bahwa kombinasi warna yang memberikan rentang warna paling besar adalah Red Green Blue

Pengolahan Citra Digital

2. ELEMEN CITRA DIGITAL

5. Bentuk (shape) Shape adlaah properti intrinsik dari objek 3 dimensi, dengan pengertian bahwa shape merupakan properti intrinsik utama untuk sistem visual manusia [BAL82]. Manusia lebih sering mengasosisasikan objek dengan bentuknya daripada elemen lain (misalnya warna). Pada umumnya, citra yang dibentuk oleh mata merupakan citra dwimatra (2dimensi) sedangkan objek yang dilihat umumnya 3 dimensi. 6. Tekstur (texture) Tekstur dicirikan sebagai distribusi spasial dari derajat keabuan di dalam sekumpulan pixel yang bertetangga. Jadi tekstur tidak dapat didefinisikan untuk sebuah pixel. Sistem visual manusia pada hakikatnya tidak menerima informasi citra secara independen pada setiap pixel,melainkan suatu citra dianggap sebagai suatu kesatuan. Resolusi citra yang diamati ditentukan oleh skala pada mana tekstur di persepsi

Pengolahan Citra Digital

2. ELEMEN CITRA DIGITAL

Pengolahan Citra Digital

4.ELEMEN SISTEM PEMROSESAN CITRA DIGITAL

• Elemen Pemrosesan Citra digital dibagi menjadi : 1. Digitizer 2. Komputer Digital 3. Piranti tampilan 4. Piranti penyimpan

Pengolahan Citra Digital

4.ELEMEN SISTEM PEMROSESAN CITRA DIGITAL

Pengolahan Citra Digital

4.ELEMEN SISTEM PEMROSESAN CITRA DIGITAL

•

Operasi dari sistem pemrosesan citra tersebut dibagi menjadi 4 prinsip: digitalisasi, pemrosesan, penayangan, dan penyimpanan

• Digitizer •

•

Digitizer ( atau Digital Image Acquisition System) merupakan sistem penangkap citra digital yang melakukan penjelajahan citra dan mengkonversikan ke representasi numerik sebagai masukan bagi komputer digital. Hasil dari digitizer adalah matrix yang elemen elemennya menyatakan nilai intensitas cahaya pada suatu titik. Contoh digitizer : kamera digital dan scanner

Pengolahan Citra Digital

4.ELEMEN SISTEM PEMROSESAN CITRA DIGITAL • Digitizer •

Digitizer terdiri dari 3 komponen dasar: 2. Sensor Citra yang bekerja sebagai pengukur intensitas cahaya 3. Perangkat Penjelajah yang berfungsi merekam hasil pengukuran intensitas pada seluruh bagian citra 4. Pengubah Analog ke Digital yang berfungsi melakukan penerokan dan kuantisasi

•

Komputer Digital yang digunakan pada sistem pemroses citra dapat bervariasi dari komputer mikro sampai komputer besar yang mampu melakukan bermacam macam fungsi pada citra digital resolusi tinggi