APPLICATION OF X-RAY IMAGE PROCESSING ORGANS OF THE BODY: IMPROVING THE QUALITY AND SEGMENTATION USING JAVA AND MYSQL

Transkripsi

1 APPLICATION OF X-RAY IMAGE PROCESSING ORGANS OF THE BODY: IMPROVING THE QUALITY AND SEGMENTATION USING JAVA AND MYSQL Denni Dwi Kristanto, Dr. Bertalya, SKom., DEA. Undergraduate Program, Faculty of Industrial Technology, 2010 Gunadarma University Keywords: Citra, Citra X-ray, Quality Improvement, Segmentation, Database, Organs, Histogram smoothing. ABSTRACT Technological developments in the field of computers and multimedia very rapidly resulting in high demand for digital image storage quantities and sizes are very large. In the field of medical digital image that is used for diagnostic purposes in human organs namely X-ray image. X-ray image needs to be processed and stored for use in the future. The X-ray images obtained sometimes quality is not good so the quality improvement process by using histogram smoothing method to ease the process of image analysis such as the X-ray image classification. To make the process of X-ray image mengklasifikasian required image segmentation process to get featured form. X-ray image, the image quality and image of the repair process of segmentation results are stored into the database to be displayed and used in the process of X-ray image classification. The data used were 50 X-ray image of an organ consisting of head, hands, feet, knees, shins, neck, lumbar, elbow, thigh, ankle and ribs. 1

2 2 APLIKASI PENGOLAHAN CITRA X-RAY ORGAN TUBUH : PERBAIKAN KUALITAS DAN SEGMENTASI MENGGUNAKAN JAVA DAN MYSQL Denni Dwi Kristanto Jurusan Teknik Informatika Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya, 100, Pondok Cina, Depok bom_denni@yahoo.com Dosen Pembimbing: Dr. Bertalya, SKom., DEA. ABSTRAK Perkembangan teknologi di bidang komputer dan multimedia yang sangat pesat menyebabkan tingginya kebutuhan akan tempat penyimpanan citra digital dalam jumlah dan ukuran yang sangat besar. Di dalam bidang kedokteran citra digital yang dipergunakan untuk keperluan diagnosa organ tubuh manusia yaitu citra X-ray. Citra X-ray perlu diolah dan disimpan untuk keperluan di masa yang akan datang. Adapun citra X-ray yang didapat terkadang kualitasnya kurang baik sehingga dilakukan proses perbaikan kualitas dengan menggunakan metode perataan histogram sehingga memudahkan dalam melakukan proses analisis citra misalnya proses pengklasifikasian citra X-ray. Untuk melakukan proses pengklasifikasian citra X-ray diperlukan proses segmentasi citra untuk mendapatkan fitur bentuk. Citra X-ray, citra hasil perbaikan kualitas dan citra hasil proses segmentasi tersebut disimpan ke dalam database agar dapat ditampilkan dan dipergunakan dalam proses pengklasifikasian citra X-ray. Data yang dipergunakan adalah 50 citra X-ray organ tubuh yang terdiri dari kepala, tangan, kaki, lutut, tulang kering, leher, lumbal, siku, paha, pergelangan kaki dan rusuk. Kata kunci : Citra, Citra X-ray, Perbaikan Kualitas, Segmentasi, Database, Organ Tubuh, Perataan Histogram.

3 3 1. Pendahuluan Perkembangan teknologi di bidang komputer dan multimedia yang sangat pesat mengakibatkan peningkatan produksi citra digital yang sangat dratis sebagai salah satu elemen multimedia, antara lain di bidang kedokteran, industri, pendidikan dan pelayanan publik. Hal ini menyebabkan tingginya kebutuhan akan tempat penyimpanan citra digital dalam jumlah dan ukuran yang besar serta teknik manajemen dan retrieval yang efisien dan efektif agar dapat memanipulasi informasi yang terkandung dalam citra secara cepat dan akurat.[1] Di dalam bidang kedokteran, citra digital dipergunakan untuk keperluan diagnosa penyakit pasien, salah satunya adalah citra X-ray. Citra X-ray didapatkan dari hasil proses digitalisasi foto X-ray dengan menggunakan scanner. Citra X-ray perlu disimpan agar dapat digunakan untuk keperluan di masa yang akan datang seperti dokumentasi pasien, pembelajaran riwayat pasien dan pembelajaran bagi mahasiswa. Citra X-ray yang mengalami proses digitalisasi terkadang mengalami penurunan kualitas sehingga diperlukan proses perbaikan kualitas citra agar memudahkan dalam proses analisis citra misalnya proses pengklasifikasian citra X-ray. Dalam proses pengklasifikasian citra X- ray, citra perlu diproses terlebih dahulu, salah satu prosesnya adalah proses segmentasi untuk mendapatkan bentuk objek yang merupakan salah satu komponen dalam proses pengklasifikasian. Saat ini telah banyak program aplikasi yang digunakan untuk sistem informasi di berbagai bidang, termasuk bidang kedokteran, tetapi belum ada aplikasi yang dapat memproses, menampilkan dan menyimpan citra X-ray. Untuk itu penulis membuat sebuah aplikasi yang dapat mengolah, menampilkan dan menyimpan citra X-ray menggunakan bahasa pemograman Java. 2. Tinjauan Pustaka 1. Pengolahan citra Pengolahan citra merupakan proses pengolahan dan analisis citra yang banyak melibatkan persepsi visual. Proses ini mempunyai cirri data masukan dan informasi keluaran yang berbentuk citra. Istilah pengolahan

4 4 citra digital secara umum didefinisikan sebagai pemrosesan citra dua dimensi dengan komputer. Dalam definisi yang lebih luas, pengolahan citra juga mencakup semua data dua dimensi. Citra digital adalah barisan bilangan nyata maupun kompleks yang diwakili oleh bit tertentu. [2] 2. Digitalisasi Citra Digitalisasi citra adalah representasi citra dari fungsi kontinu menjadi nilai diskrit sehingga disebut citra digital. Pada umumnya citra digital berbentuk empat persegi panjang dan dimensi ukurannya dinyatakan sebagai tinggi x lebar atau lebar x panjang. [2] Citra digital yang tingginya N, lebarnya M dan memiliki L derajat keabuan dapat ditulis sebagai fungsi : 0 x M f(x,y) 0 y N 0 f L Kita dapat menganggap citra digital (berikutnya akan disingkat dengan citra) sebagai matriks dengan ukuran M x N yang baris dan kolomnya menunjukkan titiknya, yang diperlihatkan pada persamaan berikut : 3. Citra Biner Citra biner adalah citra yang hanya mempunyai dua nilai derajat keabuan yaitu hitam dan putih. Meskipun saat ini citra berwarna lebih disukai

5 5 karena memberi kesan yang lebih kaya daripada citra biner, namun tidak membuat citra biner mati. Pada beberapa aplikasi citra biner masih tetap dibutuhkan, misalnya pada proses analisis citra medis ini yang menggunakan gambar x-ray. [2] 4. Perbaikan Kualitas Citra Metode Histogram Histogram adalah grafik yang menunjukkan distribusi dari intensitas sebuah gambar. Histogram dari sebuah gambar digital berupa sebuah fungsi h(r k ) = n k, dimana r k adalah nilai warna ke-k dan n k adalah jumlah pixel dalam gambar yang memiliki nilai tersebut. Pada gray-level, r k adalah tingkat gray-level ke-k. k=0, 1, 2,, L Thresholding (Pengambangan) Misal pada sebuah gambar, f(x,y) tersusun dari objek yang terang pada sebuah background yang gelap. Gray-level milik objek dan milik background terkumpul menjadi 2 grup yang dominan. Salah satu cara untuk mengambil objek dari backgroundnya adalah dengan memilih sebuah nilai threshold T yang memisahkan grup yang satu dengan grup yang lain. Maka semua pixel yang memiliki nilai > T disebut titik objek, yang lain disebut titik background. Proses ini disebut thresholding. 6. Deteksi tepi metode Laplace of Gaussian Deteksi Tepi digunakan untuk menentukan lokasi titik-titik yang merupakan tepi obyek citra. Secara umum, tepi suatu obyek dalam citra dinyatakan sebagai titik yang nilai warnanya berbeda cukup besar dengan titik yang ada disebelahnya. [2] Operator turunan kedua juga disebut operator Laplace. Operator Laplace mendeteksi tepi lebih akurat khususnya pada tepi yang curam. Pada tepi yang curam, turunan keduanya memiliki persilangan nol (zero crossing), yaitu titik dimana terdapat pergantian tanda nilai turunan kedua, sedangkan pada tepi yang landai tidak terdapat persilangan nol. Persilangan nol merupakan lokasi tepi yang akurat. [2]

6 6 Fungsi yang merupakan turunan kedua dari Gauss, disebut juga Laplacian of Gaussian (LoG). 7. Dilasi Dengan A dan B terletak pada Z 2, dilation A oleh B, ditandai oleh A B, didefinisikan A B = {x (B) x A } Persamaan ini didapat dari reflection dari B pada titik origin dan kemudian digeser sebesar x. Dilation A oleh B adalah kumpulan dari semua pergantian x sehingga Bˆ dan A saling bertumpuk pada paling sedikit 1 elemen yang bukan 0 (nol). 8. Erosi Dengan A dan B terletak pada Z 2, erosion A oleh B, ditandai oleh AӨB, didefinisikan A Ө B= {x (B) x A} Erosion A oleh B adalah kumpulan dari semua titik x di mana B ditranslasikan oleh x, termasuk di dalam A. 9. Segmentasi Proses awal yang dilakukan dalam menganalisis objek di dalam citra biner adalah segmentasi objek. Proses segmentasi bertujuan mengelompolan pixel-pixel objek menjadi wilayah (region) yang mempresentasikan objek. Segmentasi gambar adalah pemisahan objek yang satu dengan objek yang lain dalam suatu gambar (Ballerini). 3. Perancangan Program 1. Rancangan halaman Menu utama Halaman ini adalah halaman depan dari Aplikasi Pengolahan Citra X-Ray Organ Tubuh dan Segmentasi. Pada halaman ini terdapat 2 buah Menu utama yaitu Menu Proses dan Menu Laporan. Gambar 3.1 menunjukkan rancangan halaman menu utama.

7 7 Gambar 3.1 Rancangan halaman Menu utama Jika program dijalankan maka tampilannya akan seperti gambar 3.2 Gambar 3.2 Tampilan halaman Menu utama 2. Rancangan halaman Satu Berkas Halaman ini adalah halaman untuk melakukan satu proses perbaikan kualitas dan segmentasi citra x-ray. Halaman ini terdiri dari 2 gambar dan 6 button. Gambar1 digunakan untuk menampilkan citra X-ray, gambar2 digunakan untuk menampilkan citra X-ray hasil perbaikan kualitas, citra segmentasi melalui proses perbaikan kualitas atau citra X-ray hasil segmentasi tanpa melalui perbaikan kualitas. Gambar 3.3 menunjukkan rancangan halaman satu berkas.

8 8 Gambar 3.3 Rancangan halaman Satu Berkas Jika program dijalankan maka tampilannya akan seperti gambar 3.4 Gambar 3.4 Tampilan halaman Satu Berkas 3. Rancangan halaman Banyak Berkas Halaman ini adalah halaman untuk melakukan beberapa proses perbaikan kualitas dan segmentasi citra x-ray sekaligus. Halaman ini terdiri dari 5 buah button, 6 buah gambar dan 1 buah listbox. Gambar 3.5 menunjukkan rancangan halaman banyak berkas

9 9 Gambar 3.5 Rancangan halaman Banyak Berkas Jika Jika program dijalankan maka tampilannya akan seperti gambar 3.6 Gambar 3.6 Tampilan halaman Banyak Berkas 4. Rancangan halaman Folder Halaman ini adalah halaman untuk melakukan proses perbaikan kualitas dan segmentasi citra yang berada dalam folder original sekaligus. Halaman ini terdiri dari 2 buah listbox dan 3 buah button. Rancangan halaman folder dapat dilihat pada gambar 3.7.

10 10 Gambar 3.7 Rancangan halaman Folder Jika Jika program dijalankan maka tampilannya akan seperti gambar 3.8 Gambar 3.8 Tampilan halaman Folder 5. Rancangan halaman Hasil Proses Halaman ini adalah halaman untuk menampilkan hasil proses perbaikan kualitas, biner dan segmentasi yang disimpan kedalam folder dan segmentasi. Halaman ini terdiri dari 7 button, 1 tabel, 2 combobox, 2 textfield dan 2 gambar. Gambar 3.9 menunjukkan rancangan halaman hasil proses.

11 11 Gambar 3.9 Rancangan halaman Hasil Proses Jika Jika program dijalankan maka tampilannya akan seperti gambar 3.10 Gambar 3.10 Tampilan halaman Hasil Proses 4. Pengujian Program

12 12 Dari proses uji coba yang dilakukan pada 5 objek citra, maka didapatkan hasil citra hasil segmentasi. Hasil uji coba aplikasi pengolahan citra X-ray organ tubuh : perbaikan kualitas dan segmentasi dapat dilihat tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil uji coba program Citra Asli Perbaikan Segmentasi Perbaikan+Segmentasi Kaki(103).jpg Kepala(5).jpg Tangan(50).jpg Lutut(43).jpg

13 13 TulangKering(51).j pg Dari tabel 4.1 dapat dilihat hasil uji coba yang dilakukan. Proses perbaikan kualitas dan segmentasi yang dilakukan dengan aplikasi ini dapat berjalan dengan baik. 5. Penutup 1. Kesimpulan Dari uji coba yang dilakukan terhadap 50 citra X-ray organ tubuh dapat disimpulkan bahwa Aplikasi Pengolahan Citra X-ray Organ Tubuh : Perbaikan Kualitas dan Segmentasi ini dapat memproses, menampilkan serta menyimpan citra X-ray dan citra hasil proses segmentasi ke dalam database dengan lebih mudah dan cepat sehingga citra hasil proses segmentasi dapat digunakan untuk proses analisi citra selanjutnya misalnya proses pengklasifikasian citra X-ray. 2. Saran Penulis menyadari bahwa program yang dibuat masih memiliki kekurangan. Salah satu kelemahan dari program ini adalah proses penyimpanan citra yang tidak bisa dilakukan ketika sudah ada citra dengan nama yang sama. Saran dari penulis adalah semoga program ini dapat dikembangkan sehingga dapat melakukan penyimpanan citra ketika sudah ada citra dengan nama yang sama. 6. Daftar Pustaka [1] Bertalya, Prihandoko, Djati Kerami Penggunaan Fitur Tekstur Lokal pada Klasifikasi Citra X-ray. Proceeding Seminar Ilmiah

14 14 Nasional dan Sistem Intelejen (KOMMIT). Vol 5(2008).Universitas Gunadarma.Jakarta [2] Rinaldi Munir, Pengolahan CITRA DIGITAL dengan Pendekatan Algoritmik, Penerbit INFORMATIKA, Bandung, 2004 [3] Gonzalez. R.C. & Woods, R.E Digital Image Processing Second Edition. Prentice Hall. New Jersey [4] Suarga Dasar Pemrograman Komputer Dalam Bahasa Java. Andi. Yogyakarta