ANALISIS EDGE DETECTION CITRA DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE ROBERT DAN CANNY

Transkripsi

1 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X ANALISIS EDGE DETECTION CITRA DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE ROBERT DAN CANNY Linda Herliani Harefa Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika STMIK Budi Darma Medan Jl. Sisingamangaraja No.8 Simpang Limun Medan // Erilinatafonao@gmail.com ABSTRAK Pengolahan citra digital merupakan proses yang bertujuan untuk memanipulasi dan menganalisis citra dengan bantuan komputer. Salah satu teknik pengolahan citra yang digunakan adalah deteksi tepi (edge detection).deteksi tepi adalah proses untuk menentukan lokasi titik-titik yang merupakan tepi objek. Data yang digunakan dalam deteksi tepi berupa citra digital. Citra digital adalah citra yang dismpan dalam format digital (dalam bentuk file) yang dapat diolah menggunakan komputer.penggunaannya deteksi tepi menggunakan operator berbasis turunan pertama dan berbasis turunan kedua. Deteksi tepi yaitu proses untuk menentukan lokasi titk-titik merupakan tepi objek. Skripsi ini memberikan gambaran mengenai penerapan metode robert dan canny dalam mendeteksi tepi Pada suatu citra digital. Prameter yang digunakan adalah secara visual dan dari jumlah pixel Red. Green dan blue akan dirubah ke cara grayscale, dari pixel warna puih pada citra keluaran sampai citra gelap. Perangkat yang diri gunakan dalam skripsi ini dengan menggunakan matlab 2010.Hasil akhir dari analisis deteksi tepi citra digital menggunakan metode robert dan canny ini berupa hasil penilaian dalam bentuk keterangan citra asli, citra grayscale dan hasil deteksi tepi dengan gradient setiap citra. Kata kunci: Pengolahan Citra digital, Deteksi tepi, metode robert dan canny 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Masalah Edge pada gambar adalah area pada tepi objek image dengan intesitas contrast yang kuat, Edge mendeeteksi gambar dengan mengurangi secara signifikan jumlah data dan menyaring informasi yang tidak berguna (Filtering), dan juga menjaga property penting yang di perlukan pada gambar dalam hal ini yang mendukung penampakan tepi-tepi gambar. Deteksi tepi (Edge Detection) pada suatu citra suatu proses yang menghasilkan tepi-tepi dari obyek-obyek citra, tujuannya adalah untuk menandai bagian yang menjadi detail citra. Dan untuk memperbaiki detail dari citra yang kabur, yang terjadi karena error atau adanya efek dari proses akusisi citra. Suatu titik (x,y) dikatakan sebagai tepi (edge) dari suatu citra bila titik tersebut mempunyai perbedaan yang tinggi dengan tetangganya. Penelitian dengan metode Robert dan Canny, dilakukan oleh Edy Winarno (2011) dalam Aplikasi Deteksi Tepi pada Realtime Video menggun akan Metode Canny Detection. Dalam skripsi ini akan memberikan gambaran mengenai penerapan metode Robert dan metode Canny dalam mendeksi tepi pada suatu citra digital. Metode Robert adalah nama lain dari teknik differensial yang dikembangkan di atas, yaitu differensial pada arah horisontal dan differensial padaa arah vertikal, dengan ditambahkan proses konversi biner setelah dilakukan differensial. Teknik konversi biner yang disarankan adalah konversi biner dengan meratakan distribusi warna hitam dan putih. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah di atas, yang menjadi rumusan masalah adalah : 1. Bagaimana melakukan pendeteksian tepi citra digital dengan metode Robert dan metode Canny untuk menetapkan nilai variabel yang tepat? 2. Bagaimana merancang perhitungan dengan metode robert dan canny di dalam pendeteksian tepi?. Bagaimana membuat perangkat lunak dalam pendeteksian tepi citra digital dengan metode Robert dan canny? 4. Bagaimana proses Citra asli dan nilai matriks red, green dan blue diambil dari gambar yang berbentuk format Jpg? 1. Batasan Masalah Pada skripsi ini pembahasan akan dibatasi pada permasalahan- permasalahan sebagai berikut : 1. Citra digital yang diolah dalam program menggunakan format Jpg atau bmp. 2. Pemasukan nilai batas atas dan batas bawah di antara 0 sampai 255 dengan citra berukuran 512x512 pixel.. Pembahasan pada deteksi tepi dengan metode Robert dan Canny menggunakan aplikasi program matlab Citra asli yang diproses dalam metode robert dan canny dengan memproses nilai Red, Green dan blue dalam bentuk matriks 5x5. 29

2 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian Dengan penulisan skripsi ini diharapkan akan memberikan banyak manfaat, diantaranya sebagai berikut : 1. Untuk mempermudah mendeteksi tepi objek pada citra digital yang dianggap sebagai tepi dari suatu objek yang dideteksi dengan menggunakan metode robert dan canny dengan menggunakan program matlab. 2. Untuk bahan referensi dengan pengetahuan yang sudah ada dan terkait dalam pembuatan skripsi ini, juga diharapkan dapat digunakan sebagai contoh dan acuan bagi para peneliti berikutnya.. Untuk memperbaiki dan meningkatkan penampakan garis batas suatu daerah pada objek citra Grayscale menggunakan metode robert dan canny 4. Untuk melakukan perhitungan metode robert dan canny dibutuhkan data citra asli red, green dan blue dalam bentuk matrix 5x5. Manfaat Penelitian Dengan penulisan skripsi ini di harapkan akan memberikan banyak manfaat, diantaranya sebagai berikut 1. Agar dapat mempermudah dalam mendeteksi tepi objek pada citra digital yang dianggap sebagai tepi dari suatu objek yang dideteksi degan menggunakan metode robert dan canny dengan menggunakan program matlab. 2. Agar dapat memahami prinsip-prinsip deteksi tepi pada pengolahan citra digital serta dapat menigkatkan penampakan garis batas tepi suatu objek dengan metode robert dan canny.. Agar dapat meningkatkan kualitas visual atau menonjolkan beberapa aspek informasi yang terkandung dalam citra digital serta mendeteksi tepi citra dengan mengunakan metode robert dan canny. 1. Landasan Teori 2.1 Pengertian pengolahan Citra digital Pengolahan Citra merupakan proses untuk menghasilkan citra sesuai dengan keinginan atau kualitasnya menjadi lebih baik. Inputannya adalah citra dan keluarnya juga citra tepi dengan kualitas lebih baik dari pada citra masukan. Misal Citra warnanya kurang tajam, kabur (blurring) dan mengandung noise (misal bintik bintik putih) sehingga perlu ada pemorsesan untuk memperbaiki citra karena citra tersebut menjadi sulit di interpretasikan karena informasi yang disampaikan menjadi berkurang. 2.2 Defenisi Citrs Digital Citra adalah suatu representasi (gambaran), kemiripan atau imitasi dari suatu objek. Citra sebagai keluaran suatu sistem perekaman data dapat bersifat optik berupa foto, bersifat analog berupa sinyalsinyal vidio seperti gambar pada monitor televisi, atau bersifat digital yang dapat langsung disimpan pada suatu media penyimpanan. Citra atau gambar dapat di definisikan sebagai sebuah fungsi dua dimensi, f(x,y), dimana x dan y adalah koordinat bidang datar, dan harga fungsi f disetiap pasangan koordinat (x,y) disebut intensitas atau level keabuan ( grey level) dari gambar dititik itu. 2.. Metode Robert Menurut T.Sutoyo.dkk (2009:228) Metode Robert adalah operator yang berbasis gradien yang meggunakan dua buah kernel yang berukuran 2x2 piksel. Operator ini mengambil arah diagonal untuk penentuan arah dalam penghitungan nilai gradien, sehigga sering disebut dengan operator silang. Perhitungan gradien dalam operator robert adalah sebagai berikut: G = R 2 x + R 2 y (2,1) Dengan G = besar gradient operator Robert Rx = gradien robert arah horizontal Ry = gradient robert arah vertikal Di mana Rx dan Ry dihitung menggunakan kernel konvolasi sebagai berikut : Rx Ry Sebenarnya metode robert dalam mendeteksi tepi menghasilkan citra yang kurang memuaskan. Mungkin dikarenakan kernel yang digunakan berukuran 2x2 piksel dan penghitungan gradien hanya mengambil kedua arah diagonal. nama lain dari teknik differensial pada arah horizontal dan differensial pada arah vertikal, dengan ditambahkan proses konversi biner setelah dilakukan differensial. Teknik konversi biner yang di sarankan adalah konversi biner dengan meratakan distribusi warna hitam dan putih. Metode robert ini juga disamakan dengan teknik DPCM 0

3 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X (Differential Pulse Code Modulation). Operator robert menggunakan operator gradient berukuran 2 x 2 : Gradient magnitude dari operator robert adalah sebagai berikut : T.Sutoyo.dkk (2009:228) G [f(i,j] = [f(i,j) f(i + 1, j+1)] +[f(i,+ 1, j) - f(i,j+1)] (2.2) Karena operator robert hanya menggunakan convolution mask berukuran 2 x 2, maka operator robert sangat sensitive terhadap noise. Algoritma Operator robert mampu melakukan perhitungan gradient pada citra 2-D dengan lebih sederhana dan cepat, biasanya citra yang akan diolah menggunakan algoritma ini yang merupakan citra grayscale dan begitu juga dengan citra outputnya. Nilai intensitas tiap piksel pada citra keluaran mewakili estimasi magnitude absolute (mutlak) dari gradient pada piksel tersebut dari sebuah citra yang menjadi masukkan kernel robert berukuran 2x2. kernel robert ini juga terdiri atas Gx (horizontal) Gy (vertikal). Tapi yang perlu diperhatikan adalah untuk citra yang di duga memiliki derau, menggunakan kernel atau operator masking dengan dimensi yang semakin besar akan sangat membantu untuk menghilangkan derau tersebut. Jadi memang sebaiknya memiliki algoritma yang biasanya menyediakan dimensi kernel yang besar, walaupun sebenarnya kernel yang ada bisa diperbesar dimensinya dengan rumus tertentu. Bentuk Operator robert adalah : Gx Gy Kernel ini dirancang untuk menghasilkan respon secara maksimal terhadap edge yang membentuk sudut 45 terhadap grid, satu kernel untuk tiap dua orientasi yang saling tegak lurus dengan menggunakan dua kernel yang berbeda akan menghasilkan intensitas yang baru pula, Ix dan Iy lalu gradient dan orientasinya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan untuk algoritma jenis gradient. M = Ix² + Iy² (2.) Tapi gradient tersebut bisa juga dihitung dengan pendekatan lain yang lebih cepat komputasinya : M = Ix + Iy M = Ix² + Iy² (2.4) Metode Robert dikenal juga dengan istilah operator Robert Cross (diagonal) yang menggunakan kernel ukuran 2x2 piksel, sehingga tepi yang dihasilkan berada pada tepi atas atau tepi bawah Metode Canny Salah satu metode deteksi tepi modern adalah deteksi tepi dengan menggunakan metode Canny. Operator canny, yang dikemukakan oleh Jhon Canny pada tahun 1986, terkenal sebagai operator deteksi tepi yang optimal (Abdul Kadir, 201:61). Ada beberapa kriteria pendeteksi tepian paling optimum yang dapat dipenuhi oleh metode Canny: a. Mendeteksi dengan baik (kriteria deteksi) Kemampuan untuk meletakkan dan menandai semua tepi yang ada sesuai dengan pemilihan parameter-parameter konvolusi yang dilakukan. Sekaligus juga memberikan fleksibilitas yang sangat tinggi dalam hal menentukan tingkat deteksi ketebalan tepi sesuai yang diinginkan. b. Melokalisasi dengan baik (kriteria lokalisasi) Dengan Canny dimungkinkan dihasilkan jarak yang minimum antara tepi yang dideteksi dengan tepi yang asli. c. Respon yang jelas (kriteria respon) Hanya ada satu respon untuk tiap tepi. Sehingga mudah dideteksi dan tidak menimbulkan kerancuan pada pengolahan citra selanjutnya. Pemilihan parameter deteksi tepi Canny sangat mempengaruhi hasil dari tepian yang dihasilkan. Beberapa parameter tersebut antara lain : 1. Nilai Standar Deviasi Gaussian 2. Nilai Ambang Pendekatan metode canny dilakukan dengan konvolusi fungsi gambar dengan operator gaussian dan turunan turunannya. Turunan pertama dari fungsi citra yang dikonvolusikan dengan fungsi gaussian, g(x,y) = D[gauss(x,y) * f(x,y)] (2,5) ekivalen dengan fungsi citra yang dikonvolusikan dengan turunan pertama dari fungsi gaussian, g(x,y) = D[gauss(x,y)] * f(x,y) (2,6) memungkinkan untuk mengkombinasikan tingkat kehalusan dan pendektesian tepi ke dalam suatu konvolusi dalam satu dimensi dengan dua arah 1

4 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X yang berbeda (vertical dan horizontal). (Abdul Kadir, 201:65). Analisa dan Perancangan.1 Analisis Permasalahan Faktor kunci dalam mengekstraksi ciri adalah kemampuan mendeteksi keberadaan tepi (edge) dari objek di dalam citra. Pendeteksian tepi merupakan langkah pertama untuk melingkupi informasi di dalam citra. Tepi mencirikan batas-batas objek dan karena itu tepi berguna untuk proses segmentasi dan identifikasi di dalam citra. Tujuan pendeteksian tepi adalah untuk meningkatkan penampakan garis batas suatu daerah atau objek di dalam citra. Yang mnjadi permasalan pada edge detection citra digital adalah mengetahui nilai pada setiap pixelnya pada citra asli dan harus dirubah ke citra grayscale untuk menapatkan hasil deteksi tepi suatu objek. Maka dari ini digunakan metode robert dan metode canny untuk menyaring bagian citra dari citra awal (asli) untuk mendapatkan hasil deteksi tepi yang jelas dan halus. Selanjutnya dilakukan perbandingan bagaimana kinerja hasil antara metode robert dan canny..1.2 Analisa Masalah Pada segmentasi citra digital terdiri dari beberapa langkah yang dapat digambarkan menjadi blok diagram dengan model seperti dibawah ini : (boundary). Segmentasi merupakan suatu proses untuk mendapatkan area atau obyek yang diinginkan pada suatu citra dengan memisahkan antara area atau objek dari latar belakangnya. Proses segmentasi memisahkan objek dari latar belakangnya pada tepi yang terhubung, jika tepi tidak terhubung maka objek tidak tersegmentasi. Citra hasil segmentasi berbentuk citra biner terbagi atas dua bagian, yaitu bagian hitam dan bagian putih, angka 0 menyatakan warna latar belakang (background) dan angka 1 menyatakan warna tinta atau objek atau dalam bentuk angka 0 untuk hitam dan angka 1 untuk warna putih. Proses penghalusan (smoothing) pada citra untuk mempertajam kualitas citra yang telah disegmentasi menggunakan fungsi imrode..2 Algoritma sisitem Pada citra warna bisa diubah menjadi citra grayscale dengan cara menghitung rata-rata elemen warna Red, Green, Blue. Secara matematis perhitungannya adalah sebagai berikut. f o X, Y = f i R X, Y + f i G X, Y + f i B X, Y Dari hasil pikel R,G,B akan diubah menjadi pixel grayscale Perhitungan fungsi negasi dilakukan seperti berikut. Setiap titik yang terletak di posisi (X,Y), nilainilai komponen Red, Green dan Blue ditambahkan, kemudian hasilnya dibagi. Citra Fotografi Image Processing Hasil Image Processing Gambar 1 Diagram Block System Fungsi masing-masing bagian dalam diagram blok ini adalah sebagai berikut : 1. Citra fotografi digunakan sebagai input sistem. 2. Melakukan image proccesing pada citra fotografi, proses awal dan proses segmentasi.. Citra fotografi yang telah melalui proses pegolahan citra pada sistem yang menghasilkan suatu citra fotografi yang telah tersegmentasi untuk selanjutnya dapat dilakukan proses yang lain sesuai dengan kebutuhan..1.2 Proses Segmentasi Citra Segmentasi yaitu mereduksi citra menjadi objek atau region, misalnya memisahkan objek-objek yang berbeda dengan mengekstraksi batas-batas objek a. f o = b. f 1 = c. f 2 = d. f = e. f 4 = = 1 = 1 = 1 = 14 = 1 Maka hasil pixel citra warna Red,Green dan Blue dirubah ke citra grayscale dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 1 Hasil Konvulasi Citra Asli ke Citra Grayscale Implementasi 2

5 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X GUIDE atau GUI builder merupakan sebuah graphical user interface (GUI) yang dibangun dengan obyek grafik seperti tombol (button), kotak teks, slider, menu dan lain-lain Gambar 4. Tampilan Operator Canny dan Robert Tampilan Form Open Image Tampilan form open image digunakan untuk perintah untuk memilih image yang ingin digunakan dalan pengolahan citra dan akan dideteksi tepinya dengan metode canny dan akan di proses dari citra asli menjadi citra grayscale. \Gambar 2 Tampilan Guide Tampilan Form Utama Tampilan form utama yang dihasilkan merupakan tampilan yang menyerupai bentuk perancangan form utama yang dirancang sebelumnya Gambar 5 Tampilan Open Image Tampilan Form Grayscale Pada form grayscale ini berfungsi untuk merubah citra asli ke citra keabuan atau grayscale. Gambar Tampilan Form Utama Tampilan Form Operator Canny dan Robert Tampilan form operator canny dan robert dibawah ini memiliki empat buah axes yang berfungsi untuk menampilkan gambar yang diiginkan dalam proses endgen detection citra digital dengan cara mendeteksi tepi pada sebuah objek. Gambar 6 Tampilan Graysacle Tampilan Form Metode Canny Pada form metode canny di bawah ini akan menghasilkan garis-garis di setiap tepi objek yang dideteksi,

6 Jurnal Riset Komputer (JURIKOM), Volume :, Nomor: 1, Februari 2016 ISSN : X dari obyek-obyek citra., tujuannya untuk menandai bagian yang menjadi detail dari citra yang kabur, yang terjadi karena eror atau adanya efek dari proses akuisisi citra digital.. Program Matlab adalah program yang berbasis grafik dalam mendeteksi suatu objek., program ini dapat membaca bilaangan biner untuk mengelolah objek citra menjadi objek tepi dengan menggunakan metode canny dan robert. 5.2 Saran Gambar 7 Tampilan Metode Canny Tampilan Form Metode Robert Pada form metode robert di bawah ini akan menghasilkan garis-garis di setiap tepi objek yang dideteksi, dan latar belakang objek image akan dipisahkan dengan segmentasi sehingga tampilan seperti axes keempat, Gambar 8 Tampilan Metode Robert 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Setelah melakukan analisa dan pembahasan pada pengolahan citra digital tentang edge detection citra digital dengan metode canny dan robert maka dapat di ambil kesimpulan seperti di bawah ini: 1. Citra digital adalah citra yang bersifat diskrit yang dapat diolah oleh komputer. Pengolahan citra merupakan proses untuk menghasilkan citra sesuai dengan keinginan atau kualitas yang menjadi lebih baik. 2. Deteksi tepi (edge detection) pada suatu citra adalah suatu proses yang menghasilkan tepi-tepi Adapun saran-saran yang dapat penulis sampaikan setelah melakukan penelitian adalah: 1. Seorang photo grafer yang handal dalam mendapatkan citra yang baik, dibutuhkan skil dan kefokusan dalam mengambil sebuah objek gambar yang dibutuhkan. 2. Program matlab sangat baik digunakan dalam mendeteksi segmentasi citra digital dengan menggunakan metode canny, karena hasil dari citra tepi gambar yang diproses akan tampil lebih jelas.. Untuk pengembangan selanjutnya, sistem bisa mengenali gambar tidak hanya*bmp, *jpg, tapi juga gambar yang berekstensi lain maupun video dari berbagai ukuran sehingga lebih cepat untuk diidentifikasi. DAFTAR PUSTAKA 1 T.Sutoyo,Dkk Teori Pengolahan Citra Digital Yogyakarta, C.V.Andi Offset 2 Darma Putra, Pengolahan Citra Digital. Yokyakarta, C.V.Andi Offset Fajar Astuti Hermawati, 201. Pengolahan Citra Digital Yokyakarta, C.V.Andi Offset 4 Wahana Komputer, 201. Ragam Aplikasi Pengolahan Image Dengan Matlab. Jakarta, PT. Elex Media Komputindo. 5 Abdul Kadir, Adhi Susanto, 201. Teori Dan aplikasi Pengolahan Citra. Yokyakarta, C.V.Andi Offset 6 C.H Wijaya, Pengenalan Matlab. Jakarta, PT. Elex Media Komputindo. 4