Dengan Nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang Katakanlah: Sekiranya lautan itu (menjadi) tinta untuk (menulis) kalimat-kalimat Tuhanku, tentulah habis lautan itu sebelum habis (ditulis) kalimat - kalimat Tuhanku, meskipun Kami datangkan (tambahan) tinta sebanyak itu pula. (QS Al Kahfi 109) Dan pada sisi Allah kunci-kunci semua yang gaib, tak ada yang mengetahui kecuali Dia sendiri, dan Dia mengetahui apa yang ada di daratan dan yang di lautan, dan tidaklah dari sehelai daun yang jatuh melainkan Dia mengetahuinya, dan tidak sebutir biji (yang jatuh) dalam kegelapan bumi dan tidak biji yang basah dan tidak pula biji yang kering (yang jatuh) melainkan ( semuanya tertulis) dalam kitab yang nyata ( Lauful Mahfuzh). (QS Al An`aam 59) Untuk yang tercinta : Bapak, Mamah, dan Keluarga i
KATA PENGANTAR Kami panjatkan syukur Alhamdulillah ke hadirat ALLAH S.W.T, Shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad S.A.W., keluarga, sahabat hingga umat-umatnya. Karena hanya dengan bantuan ALLAH, bimbingan dan rahmat-nya, penelitian dalam tugas akhir ini dapat diselesaikan. Topik tugas akhir ini adalah Pengenalan Huruf Secara Optik dengan Metoda Intensity Matched Filtering Technique dan merupakan syarat wajib untuk menyelesaikan Pendidikan Sarjana di Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung. Pada kesempatan ini, kami ingin menyampaikan ungkapan terima kasih kepada: 1. Prof.Dr.Ir. Andrianto Handojo, n.i. selaku pembimbing pertama. 2. Ir. Endang Yuliastuti, MSc. selaku pembimbing kedua. Atas segala saran, bimbingan, pengarahan, dan dorongan selama proses mengerjakan tugas akhir ini. Penulis mengungkapkan terima kasih yang mendalam kepada Bapak, Mamah, dan Keluarga yang memberikan ketulusan, bantuan moril dan doa yang tak kunjung habis. Dosen-Dosen lingkungan Teknik Fisika yang telah memberi ruang, kesempatan dan dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Demikian pula kepada Bapak Ahmad Wikana petugas Optik Jurusan Biologi, Bapak Abdul Rosyd petugas Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Fisika, dan Bapak Dayat R pegawai Multivera Foto & Labor, atas bantuannya selama pengerjaan persiapan dan penyelesaian tugas akhir ini. Pihak-pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. ii
Tentu saja kepada Alumni dan Kru Laboratorium Optik Teknik Fisika ITB atas penyediaan bahan ilmiah, pengertian dan bantuan selama penulis mengerjakan Tugas Akhir ini. Tiada gading yang tak retak, demikian pula penelitian ini, belum sempurna. Kritik, saran, dan masukan merupakan bahan yang berharga bagi penulis, agar dapat mengisi kekurangan yang ada. Akhirnya, semoga hasil penelitian ini dapat berguna bagi muslimin-muslimat dan mukminin-mukminat. Hanya kepada Allahlah kita memohon taufik dan hidayah. Bandung, 19 September 2001 A U G I iii
Ringkasan Pada bidang fokus belakang sebuah lensa positif akan terbentuk alih-ragam Fourier dari fungsi transmisi obyek yang ditempatkan pada bidang fokus depan. Berdasarkan prinsip tersebut, dengan perangkat Fourier dapat dilakukan modifikasi atau penapisan terhadap suatu obyek semi-transparan. Dalam tugas akhir ini dilakukan percobaan penapisan untuk mengenali sebuah huruf di antara huruf-huruf lainnya. Penapisan yang dikerjakan hanya melakukan seleksi terhadap intensitas, bukan amplitudo kompleks. Untuk keperluan ini direkam suatu tapis intensitas hasil alih-ragam Fourier dari sebuah huruf menggunakan film kontras tinggi pada bidang fokus belakang lensa. Pola rekaman kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi dari program Matlab. Perbandingan kedua pola ini membuktikan bahwa alih-ragam Fourier terjadi bila jarak obyek maupun pengamatan ditempatkan sejauh jarak fokus lensa. Dari hasil percobaan penapisan yang dikehendaki ternyata tidak tercapai. Penapisan menggunakan tapis intensitas hasil alih-ragam Fourier huruf A tidak dapat menghilangkan huruf A dari barisan huruf karena kesukaran untuk menempatkan tapis pada pola alih-ragam Fourier dari obyek uji yang digunakan. Uji coba penapisan menimbulkan penajaman tepi-tepi huruf, edge enhancement. Hal ini terjadi karena bagian frekuensi rendah pada alih-ragam Fourier dari obyek uji terhalang oleh tapis, sehingga menonjolkan frekuensi tinggi yang mewakili tepi obyek. iv
DAFTAR ISI halaman KATA PENGANTAR... RINGKASAN DAFTAR ISI.. DAFTAR GAMBAR.. DAFTAR TABEL.. i iii iv vii x BAB I PENDAHULUAN. 1-1 1.1. Latar Belakang 1-1 1.2. Tujuan. 1-2 1.3. Batasan Masalah. 1-3 1.4. Sistematika Pembahasan. 1-3 BAB II LANDASAN TEORI. 2-1 2.1. Prinsip Kerja Perangkat.. 2-1 2.2. Fenomena Cahaya.. 2-3 2.3. Difraksi.. 2-3 2.4 Prinsip Difraksi Huygens-Fresnel.. 2-7 2.5. Difraksi Medan Jauh Fresnel 2-9 2.6. Difraksi Medan Jauh Fraunhofer.. 2-11 2.7. Difraksi Medan Dekat Farunhofer Menggunakan Lensa.. 2-12 2.8. Alih-ragam Fourier Menggunakan Lensa.. 2-15 v
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT DAN PEREKAMAN POLA DIFRAKSI... 3-1 3.1 Dasar Perancangan 3-1 3.2 Susunan Perangkat.. 3-3 3.2.1 Susunan Perangkat Cahaya Koheren Sejajar dengan Intensitas merata.. 3-3 3.2.2 Perangkat Pengalih-ragam Optika Fourier.. 3-6 3.2.3 Perangkat Pengalih-ragam Balik Optika Fourier 3-6 3.3 Perangkat Percobaan 3-7 3.3.1 Obyek Acuan dan Obyek Masukan. 3-7 3.3.2 Perangkat Pembuatan Tapis Acuan. 3-9 3.3.3 Perangkat Pengujian Tapis Acuan... 3-11 3.4 Persiapan Pengukuran Cahaya untuk Perekaman Citra. 3-12 3.5 Perekaman Citra. 3-13 BAB IV PEMBAHASAN PERANGKAT DAN PENGUJIAN TAPIS. 4-1 4.1 Obyek Acuan dan Obyek Masukan.. 4-1 4.2 Tapis Intensitas Pola Fourier Obyek Acuan...... 4-3 4.3 Simulasi Alih-ragam Fourier Dua Dimensi dari Obyek Acuan.... 4-6 4.4 Kalibrasi Peralatan Pengukuran Cahaya.. 4-8 4.5 Pengukuran Cahaya dan Perhitungan Data untuk Perekaman Citra. 4-9 4.6 Perekaman Citra Untuk Pengujian Tapis. 4-12 4.7 Rekaman Obyek 4-14 vi
4.8 Hasil Pengujian Tapis.. 4-15 BAB V KESIMPULAN 5-1 Daftar Pustaka. 5-2 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2-1 Gambar 2-2 Gambar 2-3 Gambar 2-4 Gambar 2-5 Gambar 2-6 Gambar 2-7 Gambar 2-8 Gambar 2-9 Perangkat percobaan Pengamatan fenomena difraksi Grimaldi-Sommerfeld Prinsip muka gelombang Huygens Perangkat dan prinsip interferensi Thomas Young Prinsip difraksi Huygens-Fresnel Ilustrasi difraksi Fresnel Difraksi medan dekat Fraunhofer Skema difraksi medan dekat Fraunhofer Alih-ragam Fourier menggunakan lensa Gambar 3-1 Gambar 3-2 Gambar 3-3 Skema perangkat Skema perangkat penyejajar berkas cahaya koheren Foto perangkat percobaan untuk metoda Intensity Matched Filtering Technique Gambar 3-4 Gambar 3-5 Gambar 3-6 Gambar 3-7 Gambar 3-8 Gambar 3-9 Perangkat pengalih-ragam optika Fourier Perangkat pengalih-ragam balik optika Fourier Master obyek acuan Master obyek masukan Skema pembuatan obyek acuan dan obyek masukan Film ortho negatif untuk obyek acuan dan obyek masukan viii
Gambar 3-10 Skema perangkat perekaman tapis acuan Gambar 3-11 Skema pembuatan tapis acuan Gambar 3-12 Skema perangkat pengujian menggunakan tapis acuan Gambar 3-13 Pengujian menggunakan tapis positif Gambar 4-1 Gambar 4-2 Gambar 4-3 Gambar 4-4 Gambar 4-5 Gambar 4-6 Gambar 4-7 Gambar 4-8 Gambar 4-9 Obyek Acuan A Obyek Acuan I Obyek Acuan U Obyek Masukan Rekaman pola difraksi dari huruf A dengan waktu perekaman 2 detik Rekaman pola difraksi dari huruf A dengan waktu perekaman 7 detik Rekaman pola difraksi dari huruf A dengan waktu perekaman 15 detik Rekaman pola difraksi dari huruf I dengan waktu perekaman 7 detik Rekaman pola difraksi dari huruf U dengan waktu perekaman 7 detik Gambar 4-10 Obyek masukan pada program Matlab Gambar 4-11 Pola Fourier hasil simulasi Matlab pola berurutan A,I dan U. Gambar 4-12 Data citra obyek dan hasil pengujian tapis Gambar 4-13a Rekaman obyek menggunakan film Kodak Panchromatic ASA 200 Gambar 4-13b Rekaman obyek menggunakan film Fuji Minicopy HR II ASA 6 Gambar 4-14 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-5 Gambar 4-15 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-6 Gambar 4-16 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-7 ix
Gambar 4-17 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-6 Gambar 4-18 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-5 Gambar 4-19 Hasil penapisan menggunakan tapis intensitas dari gambar 4-7 x
DAFTAR TABEL Tabel 3-1 Tabel 4-1 Panduan praktis penggunaan obyektif dan pinhole Pengukuran pada jarak +/- 65 cm dari lampu tungsten, 60 watt. Khusus untuk pengukuran menggunakan Lightmeter secara refleksi Tabel 4-2 Pengukuran secara langsungpada bidang ctra dengan obyek masukan dikenai berkas laser Tabel 4-3 Tabel konversi kuat cahaya (ev) terhadap waktu pencahayaab (detik) untuk lensa dilepas dari badan kamera menggunakan ASA 200 Tabel 4-4 Pengukuran pada bidang citra Tabel 4-5 Perekaman Citra menggunakan kamera SLR Nikon F-50 xi