Pengolahan Citra Digital 201

Transkripsi

1 I. Citra. Secara harfiah, citra (image) adalah gambar pada bidang dwimatra (dua dimensi). Ditinjau dari sudut pandang matematis, citra merupakan fungsi menerus (continue) dari intensitas cahaya pada bidang dwimatra. Citra (image) adalah suatu representasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek atau benda. Istilah lain untuk citra adalah suatu komponen multimedia yang memegang peranan sangat penting sebagai bentuk informasi visual. Citra mempunyai karakteristik yang tidak dimiliki oleh data teks, yaitu citra kaya dengan informasi. Maksudnya, sebuah gambar dapat memberikan informasi yang lebih banyak daripada informasi yang disajikan dalam bentuk teks. Sumber cahaya menerangi objek, objek memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut. Pantulan cahaya ini ditangkap oleh alat-alat optik, misalnya mata pada manusia, kamera, pemindai (scanner), dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra tersebut terekam. 2. Citra, menurut kamus Webster, adalah suatu representasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek atau benda. 3. Citra (image) adalah gambar pada bidang dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinyu menjadi gambar diskrit melalui proses digitasi. 4. Citra, dari sudut pandang matematis, merupakan fungsi menerus (continue) dari intensitas cahaya pada bidang 2 dimensi. Citra sebagai keluaran dari suatu sistem perekaman data dapat bersifat : a. optik berupa foto b. analog berupa sinyal video seperti gambar pada monitor televisi c. digital yang dapat langsung disimpan pada media penyimpan magnetic Citra juga dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu :

2 a. Citra tidak tampak (data foto/gambar dalam file, citra yang direpresentasikan dalam fungsi matematis) b. Citra tampak (foto, gambar, lukisan, apa yang nampak di layar monitor/televisi, hologram, dll) Citra dibagi menjadi dua jenis yaitu :. Citra diam (still images), merupakan citra tunggal yang tidak bergerak. 2. Citra bergerak (moving images), merupakan rangkaian citra diam yang ditampilkan secara beruntun (sekuensial) sehingga memberi kesan pada mata sebagai gambar yang bergerak. Contohnya adalah gambar-gambar yang terlihat pada televisi atau layar lebar. Pencitraan (imaging) adalah kegiatan mengubah informasi dari citra tampak/citra non digital menjadi citra digital. Beberapa alat yang dapat digunakan untuk pencitraan adalah: scanner, kamera digital, kamera sinar-x/sinar infra merah, dll. Pengolahan Citra (image processing) adalah kegiatan memperbaiki kualitas citra agar mudah diinterpretasi oleh manusia/mesin(komputer). Inputannya adalah citra dan keluarannya juga citra tapi dengan kualitas lebih baik daripada citra masukan, misal citra warnanya kurang tajam, kabur (blurring), mengandung noise (misal bintik-bintik putih), dll sehingga perlu ada pemrosesan untuk memperbaiki citra karena citra tersebut menjadi sulit diinterpretasikan karena informasi yang disampaikan menjadi berkurang. Operasi-operasi pada pengolahan citra diterapkan pada citra bila : a) Perbaikan atau memodifikasi citra dilakukan untuk meningkatkan kualitas penampakan citra/menonjolkan beberapa aspek informasi yang terkandung dalam citra (image enhancement). Contoh : perbaikan kontras gelap/terang, perbaikan tepian objek, penajaman, pemberian warna semu, dll. b) Adanya cacat pada citra sehingga perlu dihilangkan/diminimumkan (image restoration). Contoh : penghilangan kesamaran (debluring) citra tampak kabur karena pengaturan fokus lensa tidak tepat / kamera goyang, penghilangan noise

3 c) Elemen dalam citra perlu dikelompokkan, dicocokan atau diukur (image segmentation). Operasi ini berkaitan erat dengan pengenalan pola. d) Diperlukannya ekstraksi ciri-ciri tertentu yang dimiliki citra untuk membantu dalam pengidentifikasian objek (image analysis). Proses segementasi kadangkala diperlukan untuk melokalisasi objek yang diinginkan dari sekelilingnya. Contoh : pendeteksian tepi objek. e) Sebagian citra perlu digabung dengan bagian citra yang lain (image reconstruction). Contoh : beberapa foto rontgen digunakan untuk membentuk ulang gambar organ tubuh. f) Citra perlu dimampatkan (image compression). Contoh : suatu file citra berbentuk BMP berukuran 258 KB dimampatkan dengan metode JPEG menjadi berukuran 49 KB. g) Menyembunyikan data rahasia (berupa teks/citra) pada citra sehingga keberadaan data rahasia tersebut tidak diketahui orang (steganografi & watermarking). II. Metode pengolahan citra Beberapa metode didalam teknik pengolahan citra, yaitu :. Black and white 2. Grayscale 3. Smart noise 4. Negative 5. Flip horizontal 6. Flip vertical 7. Restore image 8. Edge detection

4 9. Invert. Blur. Mask 2. Histogram 3. Dan Lain Lain Berikut adalah sebagian penjelasan dari metode yang digunakan :. Black and white Black and white adalah sebuah citra pixel-pixel yang nilai intensitasnya di bawah 28 diubah menjadi hitam (nilai intensitas = ), sedangkan pixel-pixel yang nilai intensitasnya di atas 28 diubah menjadi putih (nilai intensitas =). Black and white disebut juga citra biner. 2. Grayscale Grayscale adalah sebuah citra dimana terjadi perubahan derajat keabuan dengan membagi masing-masing nilai dari itensitas warna RGB kemudian dicari rata-ratanya. 3. Smart noise Smart noise adalah proses pembentukan bintik-bintik putih pada citra atau gambar. 4. Negative Negatif Image adalah suatu citra sepeti halnya meniru film negatif pada fotografi dengan cara mengurangi nilai intensitas pixel dari nilai keabuan maksimum. Misal citra dengan 256 derajat keabuan (8 bit), maka citra negatif diperoleh dengan persaman X = (R + G + B) / bilangan pembagi

5 Y = X 5. Flip Horizontal Flip Horizontal adalah adalah pencerminan pada sumbu Y (cartesian) dari citra A menjadi citra B, yang diberikan oleh : B[x][y] = A[N-x][y] 6. Flip Vertical Flip Vertical adalah pencerminan pada sumbu X (cartesian) dari citra A menjadi citra B, yang diberikan oleh : B[x][y] = A[x][M-y] 7. Restore image Restore image adalah suatu proses pengembalian bentuk citra atau gambar sebelum dilakukan proses pengolahan citra atau bentuk awalnya. 8. Edge detection Deteksi tepi (Edge Detection) pada suatu citra adalah suatu proses yang menghasilkan tepi-tepi dari objek-objek gambar. Tujuan pendeteksian tepi adalah untuk meningkatkan penampakan garis batas suatu daerah atau objek di dalam citra. 9. Invert InvertImage adalah suatu gambar yang terjadi adanya proses invert pada gambar asli sehingga tampak seperti gambar negative pada suatu susunan warna RGB. Proses invert ini berbeda dengan ImageNegative.. Blur Blur Image adalah proses pengacakan pada suatu susunan pixel-pixel warna RGB sehingga suatu gambar menjadi kabur untuk dilihat.. Mask

6 ImageMask adalah suatu gambar yang terjadi adanya kerenggangan pixel-pixel yang mewakili warna RGB yang didominasi sehingga warna RGB pada gambar menjadi renggang seperti halnya kurang dari 28 bit yang di dominasi warna-warna RGB tersebut. 2. Histogram Histogram citra adalah grafik yang menggambarkan penyebaran nilai-nilai intensitas pixel dari suatu citra atau bagian tertentu di dalam citra. Histogram juga dapat menunjukkan tanda kecerahan (brightness) dan kontras (contrast) dari sebuah citra. 3. Pemampatan Citra (image compression) Jenis operasi ini dilakukan agar citra dapat direpresentasikan dalam bentuk yang lebih kompak sehingga memerlukan memori yang lebih sedikit. Hal penting yang harus diperhatikan dalam pemampatan citra adalah citra yang telah dimampatkan harus tetap mempunyai kualitas gambar yang bagus. 4. Segmentasi Citra (image segmentation) Jenis operasi ini bertujuan untuk memecah suatu citra kedalam beberapa segmen dengan suatu criteria tertentu. Jenis operasi ini berkaitan erat dengan pengenalan pola. 5. Pengorakan Citra (Image Analysis) Jenis operasi ini bertujuan menghitung besaran kuantitif dari citra untuk menghasilkan diskripsinya. Tehnik pengolahan citra mengekstraksi cirri-ciri tertentu yang membantu dalam identifikasi objek. Proses segmentasi kadang kala diperlukan untuk melokalisasi objek yang diinginkan dari sekelilingnya. Contoh-contoh operasi pengorakan citra : a. Pendeteksian tepian objek (edge detection) b. Ekstraksi batas (boundary) c. Representasi Daerah (region) 6. Rekonstruksi Citra (Image Reconstruction) Jenis operasi ini bertujuan untuk membentuk ulang objek dari beberapa citra hasil proyeksi. Operasi rekonstruksi citra banyak digunakan dalam bidang medis.

7 III. Pengertian Pengolahan Citra Digital Pengertian pengolahan citra digital dapat dibandingkan dengan suatu penggunaan sebuah komputer untuk melakukan manipulasi data citra yang tersimpan dalam format digital. Tujuan dari pengolahan citra dalam terapan ilmu kebumian adalah untuk memperluas data-data geografis dalam bentuk digital sehingga membuatnya lebih bermakna bagi para pengguna, menurunkan informasi kuantitatif, dan penyelesaian permasalahan. Citra digital tersimpan dalam larik (array) dua dimensi pada suatu bidang yang kecil yang disebut dengan piksel. Masing-masing piksel terkait dengan secara spasial dengan area di permukaan bumi. Struktur array ini sering juga disebut dengan raster, sehingga data citra sering disebut dengan data raster. Data raster tersusun dalam baris horisontal yang disebut baris (dalam ER Mapper disebut Lines) dan kolom vertikal (dalam ER Mapper disebut dengan Samples). Masing-masing piksel dalam raster citra dilambangkan dengan sebuah nilai digital. Dalam ER Mapper dilambangkan dengan DN yang merupakan kependekan dari Digital Number. Nilai Digital citra ini dapat melambangkan beberapa tipe perbedaan tergantung pada sumber data. Untuk data citra satelit seperti Landsat da SPOT, nilai digital tersebut melambangkan intensitas dari pantulan cahaya pada panjang gelombang tampak, inframerah, dan gelombang lainnya.. Pada data radar, nilai digital piksel melambangkan kekuatan sinyal pantulan yang kembali ke antena.pada data DTM, nilai digital tersebut melambangkan elevasi kelerengan. Dengan menerapkan berbagai transformasi matematis, ER Mapper dapat mempertajam data citra menjadi lebih jelas dan menghasilkan informasi-informasi yang sangat penting yang tidak mungkin dilakukan dengan menggunakan teknik tradisional. Hal ini yang menjadikan pengolah citra sebagai peralatan yang sangat bermanfaat untuk semua jenis aplikasi ilmu kebumian. Pengolah citra telah menjadi peralatan penting dalam skala yang luas pada aplikasi pemetaan, analisis, dan modeling ilmu kebumian. Berikut adalah beberapa contoh aplikasi yang menggunakan teknik pengolah citra. - Deteksi perubahan dan pemetaan penggunaan lahan atau penutup lahan - Pengawasan dan penilaian pertanian - Pengelolaan sumberdaya pesisir dan kelautan. - Eksplorasi mineral - Eksplorasi gas dan minyak - Pengelolaan sumberdaya hutan

8 - Deteksi dan perubahan dan perencanaan daerah urban - Perencanaan dan penentuan telekomunikasi - Pemetaan topografi dan geologi - Pemetaan dan deteksi laut es. Pengolah Citra pada ER Mapper ER Mapper memungkinkan penggabungan beberapa proses kedalam satu langkah dan menghasilkan sebuah hasil pada layar dalam waktu yang relatif singkat. Serangkaian langkah-langkah proses yang dikenakan pada citra ini disebut dengan Algoritma. Dalam ER Mapper, rekaman rangkaian proses atau algoritma ini tersimpan sebagai file yang terpisah dengan citra hasil proses tersebut. Hal ini memungkinkan peningkatan kecepatan terhadap jalannya proses tersebut. Citra hasil proses tersimpan format dataset raster (.ers) Dalam ER Mapper algoritma dapat digunakan untuk menampilkan data sederhana, atau proses-proses yang sangat kompleks, serta operasi pemodelan yang mencakup beberapa citra, transformasi data dan tumpangsusun beberapa citra dengan berbagai tipe. 2. Pembacaan/Impor Data Citra Langkah pertama dalam pengolahan citra adalah proses pembacaan data yang akan diolah oleh ER Mapper. Terdapat dua jenis data pokok yang dapat dibaca oleh ER Mapper yaitu data raster dan data vektor. Data raster adalah data yang digunakan sebagai masukan dalam berbagai operasi pengolahan citra. Sumber-sumber seperti ini dapat berupa data citra satelit, data foto udara terdigitasi, data DTM, dan data survey geologis. ER Mapper dapat membaca beberapa format berikut. - ER Mapper Raster Dataset (.ers) - ER Mapper Compressed Image (.ecw) - ESRI BIL dan GeoSPOT (.hdr) - Windows BMP (.bmp) - GeoTIFF/TIFF (.tif) - JPEG (.jpg) - USGS Digital Ortho Quad (.doq) - RESTEC/NASDA CEOS (.dat)

9 Format tersebut diatas kecuali ER Mapper Raster Dataset (.ers), harus terlebih dahulu dilakukan proses import agar dapat dilakukan berbagai proses pada citra tersebut. Pada akhir proses importing tersebut dihasilkan dua buah file yaitu - file data biner yang berisi data raster dalam format Binnary Interleaved by Line (BIL) - File header dengan ekstensi.ers Data vektor tersimpan sebagai titik, garis, atau poligon. Dalam pengolah citra data ini sangat bermanfaat dalam proses overlay dimana data vektor diletakkan diatas sebuah data citra. Misal sebuah data vektor jaringan jalan ditumpangsusunkan dengan data citra satelit. Proses importing data vektor akan menghasilkan dua file yaitu : - file data ASCII yang berisi data vektor - file header ASCII dengan ekstensi.erv 3. Menampilkan Citra Setelah proses import sukses langkah selanjutnya adalah menampilkan data citra ini. Data citra ditampilkan pada layar komputer. Proses menampilkan citra ini berfungsi untuk memeriksa kualitas citra, serta memeriksa areal cakupan geografisnya. Pada citra yang berkualitas rendah, namun masih dalam batas toleransi penggunaan citra, biasanya citra dilakukan pengolahan lanjutan. Terdapat beberapa cara dalam menampilkan data citra yaitu - tampilan pseoudocolor yang menampilkan data citra dengan skala keabuan (greyscale), - tampilan red-green-blue (RGB) yang dapat menampilkan data citra dengan mulstispektral. - Tampilan citra komposit hue-saturation-intensity (HSI). 4. Geocoding Citra Citra dalam kondisi mentah (raw image) tidak memiliki acuan geometris yang benar. Untuk memperbaiki kesalahan geometris pada citra ini diperlukan serangkaian proses yang akan menempatkan citra pada posisi koordinat geometrisnya dalam dunia nyata. Beberapa proses ini terdiri dari. - Registrasi Citra yaitu proses perataan geometris citra yang memungkinkan dilakukan proses superimpose atau overlay citra

10 - Rektifikasi Citra yaitu proses koreksi geometris raster citra yang dihubungkan dengan sistem koordinat dan sistem proyeksi pemetaan dalam dunia nyata - Orthorektifikasi adalah proses rektifikasi dengan tingkat kedetilan yang lebih tinggi. Proses orthorektifikasi ini menggunakan beberapa kalibrasi terhadap sensor kamera dan kelerengan. 5. Penajaman Citra Proses penajaman citra ini merupakan serangkaian proses yang digunakan untuk membantu memudahkan perolehan informasi dalam interpretasi visual citra. Dalam ER Mapper proses penajaman citra sangat disederhanakan dalam suatu konsep proses algoritma. Pada saat ini proses penajaman dapat diterapkan dan ditampilkan dalam waktu yang bersamaan dengan proses tersebut tanpa harus terlebih dahulu menyimpan hasilnya pada media penyimpan data. Beberapa jenis penajaman citra adalah sebagai berikut - Image Merging (Data Fusion) - Colordraping - Contrast Enhancement - Filtering - Formula Processing - Classification - Color Balancing 6. Mosaic Citra Mosaic citra adalah suatu penyusunan dua atau lebih citra yang bertampalan untuk menghasilkan suatu coverage citra yang lebih luas. ER Mapper secara otomatis akan mampu membentuk mosaik citra. Citra yang telah memiliki georeferensi yang benar yang secara tepat diletakkan pada posisinya dalam setiap proses algoritma, sehingga dalam tampilannya citra ini akan tampak saling bersambungan satu dengan lainnya. 7. Dynamic Link Dynamic Link adalah sebuah proses yang memungkinkan penghubungan data dari produk diluar ER Mapper dan menampilkannya bersama data citra yang telah diolah dengan menggunakan ER Mapper, tanpa harus terlebih dahulu melakukan proses import terhadap data tersebut. Proses Dynamic Link dapat menghubung ke data raster, vektor atau data tabular. Tipe Dinamick Link adalah sebagai berikut. - Link ke data-data produk GIS

11 - Link ke berbagai produk database - Link ke file format lain