KAJIAN PENCOCOKAN CITRA DIGITAL SETELAH LOW PASS FILTER DAN HIGH PASS FILTER DENGAN TEKNIK KORELASI

Transkripsi

1 KAJIAN PENCOCOKAN CITRA DIGITAL SETELAH LOW PASS FILTER DAN HIGH PASS FILTER DENGAN TEKNIK KORELASI Draft Tugas Akhir Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Disusun oleh : Ahmad Niam Azmy INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana KAJIAN PENCOCOKAN CITRA DIGITAL SETELAH LOW PASS FILTER DAN SETELAH HIGH PASS FILTER DENGAN TEKNIK KORELASI Adalah benar dibuat saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2008 Penulis Ahmad Niam Azmy NIM Bandung, Juni 2008 Pembimbing Pembimbing I Pembimbing II Bambang Setyadji, Dr., Ir., MT NIP Andri Hernandi, Ir., MT NIP Mengetahui Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc NIP

3 PERNYATAAN SELESAI PENULISAN SKRIPSI Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Ahmad Niam Azmy NIM : Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan judul : KAJIAN PENCOCOKAN CITRA DIGITAL SETELAH LOW PASS FILTER DAN SETELAH HIGH PASS FILTER DENGAN TEKNIK KORELASI adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baik di ITB maupun di Institusi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2008 Penulis, Ahmad Niam Azmy NIM Pembimbing I Mengetahui, Pembimbing II Bambang Setyadji, Dr., Ir., MT NIP Andri Hernandi, Ir., MT NIP

4 ABSTRAK Transformasi Fourier telah berkembang menjadi alternatif solusi untuk memecahkan masalah dalam beberapa bidang keilmuan. Salah satunya pada otomatisasi fotogrametri yang berhubungan dengan pencocokan citra secara digital. Fast Fourier Transform merubah citra dari domain spasial menjadi citra dalam domain frekuensi. Citra dalam domain frekuensi dapat memberikan informasi spektrum sinyal suatu citra. Informasi spektrum sinyal dapat memberikan informasi suatu citra yang tidak terlihat secara visual dalam domain spasial, sehingga lebih memudahkan dalam melakukan proses pengolahan, analisis, dan perbaikan suatu citra. Terdapat beberapa metode perbaikan citra dalam domain frekuensi yang diantaranya adalah low pass filter dan high pass filter. Dengan data citra yang telah dilakukan filtering dalam domain frekuensi, nilai korelasi pada pencocokan citra dapat ditingkatkan. iv

5 ABSTRACT Fourier transform has developed in to an alternative solution to solve problems in many studies. One of the studies is about digital photogrametry which is related with digital image matching. Fast Fourier Transform could transform the image from spatial in to frequency domain. Image in frequency domain gives signal spectrum information of the image. Signal spectrum information could give information about an image that could not be seen visually in a spatial domain. This can make the processing, analysis, and the enhancement of an image becoming easier. There are few methods to enhance images in the frequency domain, one of the methods is low pass filter and high pass filter. The correlation value of image matching could be improved from a filtered image in the frequency domain. v

6 KATA PENGANTAR Segala puji kehadirat Allah SWT atas segala berkah rahmat dan hidayah yang telah diberikan sehingga Tugas Akhir (TA) ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir berjudul Kajian Pencocokan Citra Digital Setelah Low Pass Filter dan Setelah High Pass Filter Dengan Teknik Korelasi ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Sarjana (S1) di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini membahas proses dan tingkat keberhasilan pencocokan citra digital setelah melalui proses low pass filter dan high pass filter dengan teknik korelasi maksimum. Akhir kata, penulis mengharapkan saran dan masukan untuk perbaikan penulisan ilmiah ini di masa yang akan datang dan berharap bahwa Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak serta bisa berkontribusi bagi kemajuan bangsa dan almamater. Bandung, 24 Juni 2008 Penulis, Ahmad Niam Azmy i

7 LEMBAR PENGHARGAAN Dalam kesempatan yang berbahagia dan mengesankan ini, saya ucapkan terima kasih lepada semua pihak yang memberikan kontribusi dan dukungan, baik secara langsung atau tidak langsung dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Saya ucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah memberikan jalan dan petunjuknya sehingga saya dapat melaksanakan Tugas Akhir ini. 2. Ibu dan abah yang selalu memberikan kasih sayang, dukungan dan doa yang sangat bermanfaat bagi perjalanan hidup saya. 3. Agustinus Bambang Setyadji Dr., Ir., M.T dan Andri Hernandi Ir., MT. selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing saya. Terima kasih banyak atas bimbingannya. 4. Ir. Muhammad Yamin sebagai dosen wali dan Pak Mipi yang telah mengajak proyek porong Sidoarjo. 5. Wedyanto Kuntjoro Dr., Ir., M.Sc. sebagai Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. 6. Agung Budi Harto Dr,. Ir., M.Eng. dan Wedyanto Kuntjoro Dr., Ir., M.Sc. sebagai dosen penguji, diskusi nya berguna sekali. 7. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. 8. Seluruh pegawai Tata Usaha Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB atas segala kelancaran proses administrasi. 9. Adik-adik saya, Yun im alias aim alias pemungut_sampah_dunia yang memberikan perhatian di saat sidang, thanks im..., Farah dan Via yang selalu memberikan doa, perhatian dan dukungannya. 10. Wak Upik, Mang Fahad, Om bek, Bi Ratu dan semua keluarga dari abah dan ibu saya, terima kasih atas segala dukungan yang telah diberikan kepada saya. 11. Mbak Indra yang sudah seperti orang tua, guru, dan sahabat saya selama di Bandung. You are my best friend and my best teacher i ever had. Terima kasih dukungan dan perhatiannya di saat saya benar-benar jatuh, karena semua itu tidak akan pernah saya lupakan. ii

8 12. Teman seperjuangan di labtek IX-C, Aldien, Wisnu, Hurey, Ogeph dan Pa i yang telah memberikan warna kehidupan di lab. 13. Teman blah-bloh di Mushola Bundar. My wir, My geph, My Jun, My Nu, My ru dan semuanya yang ga bisa disebut satu-satu. 14. Kamerad IMG ITB 2003 lainnya Nawa, Adi, Arfa, Agung, Achie, Aheun, Argaol, Beltrand, Dienz, Fandi, Fita, Ijun, Intan, Indra Gum, Ley, Nia, Rullionzo, Piti, Ridho, Sugi, Turi, Ukie, Yellen dan yang lupa kesebut, kalian adalah teman, sahabat, dan juga saudara seperjuanganku dan akan selalu tetap jaya. Ada kalian, saya tak pernah sendirian. 15. Kamerad IMG semuanya. KITA KOMPAK PASTI JAYA. 16. Amang Img, Amuy dan Alo. Tarima kasih semuanya. 17. Teman-teman IPA 1 SMU 3 Pekalongan KOMPAKS selalu dan sahabat-sahabatku di ITB dan lainnya yang selalu ada dihati. iii

9 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i LEMBAR PENGHARGAAN... ii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan Sasaran Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 6 BAB II METODE DAN BAHAN Fotogrametri Digital Citra Digital Sinyal dan Spektrum Transformasi Fourier Operasi Pengolahan Citra Transformasi Fourier dalam Pengolahan Citra digital Transformasi Fourier diskrit (DFT/ Discrete Fourier Transform) Fast Fourier Transform (FFT) Metode Filtering Dalam Domain Frekuensi Low Pass Filter High Pass Filter Pencocokan Citra vi

10 2.7.1 Pencocokan Citra Berbasis Area Teknik Korelasi Korelasi Nilai Rata-rata Kanal Terpisah BAB III PENGOLAHAN DATA Data Penelitian Penentuan Titik Pengamatan Pada Area Homogen dan Heterogen Penentuan Ukuran SCA dan CP Proses Filtering Dalam Domain Frekuensi Pengkorelasian Citra Kiri dan Citra Kanan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Tinjauan Terhadap Nilai Korelasi Tinjauan Posisi Terhadap Data Validasi Tinjauan Terhadap Waktu Pengolahan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Tahapan Penelitian 5 Gambar 2.1 Perkembangan Alat Restitusi 7 Gambar 2.2 Contoh Sampling untuk mendapatkan gambar diskrit 8 (gambar dijital) dari gambar analog yang kontinu Gambar 2.3 Grafik gelombang 9 Gambar 2.4 Phase dan amplitudo yang membentuk gelombang sinus 10 Gambar 2.5 Tiga sudut fase yang berbeda (0,π/4, π/2) 10 tetapi memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama Gambar 2.6 Komponen frekuensi sinyal 11 Gambar 2.7 Proses sampling sinyal waktu kontinyu untuk mendapatkan 11 sinyal waktu diskrit Gambar 2.8 (a) x(t) sebagai sinyal waktu kontinyu; 12 (b) x(t) sebagai sinyal waktu diskrit Gambar 2.9 Sinyal sinus dalam domain waktu 13 Gambar 2.10 Sinyal sinus dalam domain frekuensi 13 Gambar 2.11 Transformasi Fourier untuk fungsi f(m,n) sehingga diperoleh 15 spektrum sinyalnya Gambar 2.12 Logaritma fungsi f(ω 1,ω 2 ) 15 Gambar 2.13 Sampel citra f(m,n) dan hasil transformasi fourier diskritnya 17 Gambar 2.14 Contoh dekomposisi domain waktu yang digunakan dalam FFT 17 Gambar 2.15 a) citra asli sebelum low pass filter, 19 b) spektrum frekuensi fourier citra asli, 19 c) spectrum frekuensi fourier yang telah dihilangkan 19 sebagian komponen frekuensi tingginya, d) citra hasil setelah low pass filter 19 Gambar 2.16 a) citra asli sebelum low pass filter, 20 b) spektrum frekuensi fourier citra asli, 20 c) spectrum frekuensi fourier yang telah dihilangkan 20 sebagian komponen frekuensi tingginya, viii

12 d) citra hasil setelah low pass filter 20 Gambar 2.17 a) citra asli sebelum high pass filter, 21 b) spektrum frekuensi fourier citra asli, 21 c) spectrum frekuensi fourier yang telah dihilangkan 21 sebagian komponen frekuensi rendahnya, d) citra hasil setelah high pass filter 21 Gambar 2.18 a) citra asli sebelum high pass filter, 21 b) spektrum frekuensi fourier citra asli, 21 c) spectrum frekuensi fourier yang telah dihilangkan 21 sebagian komponen frekuensi rendahnya, d) citra hasil setelah high pass filter. 21 Gambar 2.19 Pasangan titik sekawan pada pada kedua citra 22 Gambar 2.20 Pencocokan citra berbasis area 23 Gambar 2.21 (a) Sepasang citra dalam bentuk visual, 24 dan (b) Sepasang citra dalam bentuk matriks Gambar 2.22 Window pada citra 25 Gambar 3.1 Tahapan pengolahan data 29 Gambar 3.2 Data foto digital 30 Gambar 3.3 Sampel citra homogen dan histogram citranya 31 Gambar 3.4 Sampel citra heterogen dan histogram citranya 31 Gambar 3.5 Penentuan titik pengamatan pada area homogen dan heterogen 31 Gambar 3.6 Pengambilan sampel data dengan software Stereomatch 32 Gambar 3.7 Contoh citra homogen pada daerah pertampalan 32 Gambar 3.8 Contoh citra heterogen pada daerah pertampalan 33 Gambar 3.9 Contoh ukuran window untuk SCA dan CP 34 Gambar 3.10 Contoh proses tranformasi fourier citra menggunakan fft2 35 hingga diperoleh spektrum frekuensinya Gambar 3.11 (a) Low pass filter (b) high pass filter 35 Gambar 3.12 (a) Citra hasil ifft2 setelah low pass filter 36 (b) Citra hasil ifft2 setelah high pass filter 36 Gambar 3.13 Contoh hasil running program yang tersimpan dalam format txt 37 ix

13 Gambar 3.14 Contoh hasil plotting dalam bentuk grafik dua dimensi 37 Gambar 4.1 Peningkatan nilai korelasi setelah low pass filter 38 untuk area homogen Gambar 4.2 Peningkatan nilai korelasi setelah low pass filter 39 untuk area heterogen Gambar 4.3 Peningkatan nilai korelasi setelah high pass filter 39 untuk area homogen Gambar 4.4 Peningkatan nilai korelasi setelah high pass filter 40 untuk area heterogen Gambar 4.5 Perbandingan Nilai Korelasi Pencocokan Citra Setelah 41 Low Pass Filter dan Setelah High Pass Filter untuk area homogen Gambar 4.6 Perbandingan Nilai Korelasi Pencocokan Citra Setelah 41 Low Pass Filter dan Setelah High Pass Filter untuk area heterogen Gambar 4.7 Perbandingan perubahan resultan posisi sebelum dan setelah 44 low pass filter untuk area homogen Gambar 4.8 Perbandingan perubahan resultan posisi sebelum dan setelah 44 low pass filter untuk area heterogen Gambar 4.9 Perbandingan perubahan resultan posisi sebelum dan setelah 45 high pass filter untuk area homogen Gambar 4.10 Perbandingan perubahan resultan posisi sebelum dan setelah 45 high pass filter untuk area heterogen Gambar 4.11 Perbandingan perubahan resultan posisi setelah 46 low pass filter dan setelah high pass filter untuk area homogen Gambar 4.12 Perbandingan perubahan posisi setelah low pass filter dan setelah 46 high pass filter untuk area heterogen Gambar 4.13 Waktu pengolahan untuk area homogen 50 Gambar 4.14 Waktu pengolahan untuk area heterogen 50 x

14 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Perbandingan nilai korelasi rata-rata sebelum dan setelah 42 low pass filter dan setelah high pass filter Tabel 4.2 Perbandingan peningkatan nilai korelasi antara ukuran mask citra 43 Tabel 4.3 Perbandingan perubahan resultan posisi terhadap data validasi 47 sebelum dan setelah low pass filter dan setelah high pass filter Tabel 4.4 Perbandingan perubahan resultan posisi terhadap data validasi 48 sebelum dan setelah low pass filter antara ukuran mask citra pencarian Tabel 4.5 Perbandingan perubahan resultan posisi terhadap data validasi 49 sebelum dan setelah high pass filter antara ukuran mask citra pencarian xi

15 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D SCRIPT PROGRAM LOW PASS FILTER & HIGH PASS FILTER MENGGUNAKAN MATLAB SCRIPT PROGRAM PENGKORELASIAN MENGGUNAKAN MATLAB DAFTAR TABEL NILAI KORELASI HASIL PERCOBAAN DAFTAR DATA VALIDASI xii