BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Citra 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 sinyal-sinyal video seperti gambar pada monitor televisi, atau bersifat digital yang dapat langsung disimpan pada suatu media penyimpan. (Sutoyo, 2009) 2.2 Pengolahan Citra Pengolahan citra merupakan suatu sistem dimana proses dilakukan dengan masukan berupa citra(image) dan hasilnya juga berupa citra(image). (Basuki, Fatchurrochman, & Palandi, 2005) Aspek-aspek dalam pengolahan citra dibagi menjadi beberapa sub kelas. (Wahana Komputer, 2013). Adapun pembagian kelas dari image processing adalah sebagai berikut : o Image enhancement, perbaikan kualitas citra misalnya gelap terang sebuah citra. o Image restoration, mengembalikan keadaan sebuah gambar yang telah rusak. o Image segmentation, mengisolasi aspek tertentu dari sebuah gambar. 2.3 Dasar pemrosesan Citra Digital 2.3.1 Jenis Citra Digital Citra biner ialah setiap piksel hitam atau putih. Karena hanya ada dua kemungkinan nilai pada setiap piksel, maka yang diperlukan hanya satu bit per piksel. Citra ini sangat efisien untuk penyimpanan. Citra seperti ini bisa dimanfaatkan untuk representasi biner dari teks, tanda tangan, sidik jari, atau rancangan arsitektur.(sianipar, 2013) Citra abu-abu ialah setipa piksel merupakan bayangan abu-abu, yang memiliki nilai intensitas 0 (hitam) sampai 255 (putih). Rentang ini berarti bahwa 6
7 setiap piksel dapat direpresentasikan oleh delapan bit (1 byte). Citra abu-abu ini bisa digunakan untuk merepresentasikan citra medis (sinar-x), tulisan/buku, dan lain-lain. Citra warna (RGB) ialah disini setiap piksel memiliki warna khusus. Warna tersebut dideskripsikan oleh jumlah warna merah (R, red), hijau (G, green), biru (B, blue). Jika setiap komponen warna tersebut memiliki rentang intensitas 0-255, maka terdapat sejumlah 255 3 = 16.177.216 kemungkinan jenis warna pada citra ini. Karena dibutuhkan 24 bit per piksel, maka citra ini disebut pula dengan citra warna 24-bit. Citra indeks ialah kebanyakan citra warna memiliki lebih dari enam belas juta kemungkinan jenis warna. Untuk kepentingan penyimpanan dan penanganan file, citra indeks memiliki peta warna (color palette) yang memuat semua warna pada citra. 2.3.2 Kapasitas Citra Digital Kapasitas citra cenderung besar. Misalnya, suatu citra biner berukuran 512 x 512. Jumlah bit yang digunakan citra ini (diasumsikan tanpa kompressi dan informasi header citra diabaikan) adalah 512 x 512 x 1=262144 bit = 32768 byte = 32.768 Kbyte ~ 0.003Mbyte. (Disini digunakan konvensi bahwa satu kilobyte = 1000 byte dan 1 megabyte = sejuta byte). (Sianipar, 2013) 2.3.3 Tipe Data dan Konversi Elemen-elemen pada matriks MATLAB memiliki sejumlah tipe data yang berbeda, yang paling umum digunakan ditabulasikan pada tabel 2.1. berikut Tabel 2.1 Tipe-tipe data dalam MATLAB Tipe Data Deskripsi Rentang Nilai int8 integer 8-bit -128 s.d. 127 uint8 integer 8-bit tak-bertanda 0 s.d. 255 int16 integer 16-bit -32768 s.d. 32767 uint16 integer 16-bit tak-bertanda 0 s.d. 65535 double bilangan riil pecahan tergantung komputer yang digunakan
8 Meskipun variabel a dan b memiliki nilai yang sama, namun keduanya berbeda tipe data. Hal yang diketahui adalah bahwa dalam MATLAB, operasi aritmatika tidak bisa dilakukan terhadap tipe-tipe data int8, uint8, int16 dan uint16. Suatu citra abu-abu biasanya memuat nilai-nilai piksel yang bertipe uint8. Oleh karena itu, citra abu-abu paling efisien dalam hal penyimpanan, karena setiap piksel hanya memerlukan satu byte. Akan tetapi, operasi aritmatika tidak diizinkan dilakukan terhadap tipe data uint8, jadi perlu dikonversi terlebih dahulu menjadi double sebelum operasi aritmatika dilakukan. Format citra dapat dikonversi dari satu tipe citra ke tipe citra yang lain. Tabel 2.2 menabulasikan semua fungsi MATLAB yang berguna untuk mengkonversi berbagai tipe citra. Tabel 2.2 Mengkonversi Citra dalam MATLAB Fungsi Kegunaan Format ind2gray indeks menjadi abu-abu y=ind2gray(x, map); gray2ind abu-abu menjadi indeks [y, map]=gray2ind(x); rgb2gray RGB menjadi abu-abu y=rgb2gray(x); gray2rgb abu-abu menjadi RGB y=gray2rgb(x); rgb2ind RGB menjadi indeks [y, map]=rgb2ind(x); ind2rgb indeks menjadi RGB y=ind2rgb(x, map); 2.3.4 Dasar penampilan Citra Suatu fungsi MATLAB yang paling dasar adalah image. Fungsi ini pada hakekatnya menampilkan suatu matriks sebagai suatu citra. Namun, hasil yang diperoleh bisa jadi tidak terlalu baik. Untuk menampilkan citra dengan tepat, ada beberapa perintah ekstra berikut ini : truesize : menampilkan satu elemen matriksuntuk tiap piksel layer. axis off : menonaktifkan pelabelan sumbu. Colormap(gray (256)) : yang mengatur peta warna menjadi abu-abu. 2.3.5 Fungsi imshow Jika x adalah suatu matriks dengan tipe uint8, maka perintah
9 Imshow(x) Akan menampilkan x sebagai suatu citra. Hal ini masuk akal,karena tipe data uint8 membatasi nilai-nilai yang ditugaskan menjadi integer dengan rentang 0 sampai dengan 255. Akan tetapi tidak semua matriks citra bisa dikonversi secara mudah menjadi tipe data ini, dan banyak perintah-perintah MATLAB yang menghasilkan tipe data double. Ada dua pilihan dengan jenis matriks bertipe double ; 1. Mengkonversinya menjadi uint8 dan kemudian menampilkannya. 2. Menampilkan matriks double secara langsung Fungsi imshow mengharapkan nilai-nilai elemen matriks dalam rentang 0 sampai dengan 1, bahwa 0 ditampilkan hitam dan 1 ditampilkan putih. Suatu nilai v dengan 0<v<1 akan ditampilkan denga skala abu-abu [255v]. Jadi, nilai-nilai yang lebih dari 1 akan ditampilkan sebagai 1 (putih) dan nilai-nilai kurang dari 0 akan ditampilkan sebagai 0 (hitam).(sianipar, 2013) 2.4 Pulse Coupled Neural Networks Pulse Coupled Neural Networks (PCNN) merupakan model matematik dari sistem penglihatan atau cortex mata mamalia. Model matematik ini pertama kali dipublikasikan oleh Eckhorn pada tahun 1990 dan disusul oleh Johnson pada tahun 1994. Model matematik sistem cortex direpresentasikan dalam lima persamaan matematik. Lima persamaan PCNN ini diiterasi dengn jumlah iterasi tertentu. Masukan berupa citra dengan nilai keabuan dalam format digital 8 bit sehingga bervariasi dari 0 sampai dengan 255 dan akan menghasilkan luaran berupa citra biner dengan nilai keabuan piksel yaitu 0 atau piksel berwarna hitam dan 1 atau piksel berwarna putih. Nilai 1 atau putih pada citra biner tersebut mempresentasikan satu jenis kelas penutup lahan, karena itu cocok untuk segmentasi dan klasifikasi citra SAR. Lima persamaan PCNN tersebut ialah sebagai berikut : (Eckhorn, 1990) Fij [n] = e αf Fij [n-1] + Sij + V F kl m ijklykl [n-1] (1) Lij [n] = e αl Lij [n-1]+ V L kl m ijklykl [n-1] (2) Uij [n] = Fij [n](1 + β Lij [n]) (3) Θij [n] = e αl Θij [n-1] + V Θ Yij [n-1] (4) Yij [n] = {1, if Uij [n] > Θij [n] & 0, otherwise (5) dimana,
10 Fij [n] ialah Feeding pada iterasi n, Lij [n] ialah Linking pada iterasi n, Sij ialah nilai piksel pada pengamatan, α ialah konstanta waktu untuk feeding dan linking, V ialah potensial untuk feeding dan linking, m & w ialah koefisien penguatan jarak neuron untuk feeding dan linking, β ialah koefisien modulasi, U ialah aktivitas internal dan Θ ialah threshold. Sel tunggal pada neuron pada PCNN memiliki tiga bagian yaitu receptive field, modulation field dan pulse generator. Receptive field akan menerima masukan dari satu sel neuron tetangga dalam satu jendela pengamatan. Jendela pengamatan dapat dibuat dengan ukuran 3 x 3, 5 x 5, 7 x 7 atau lebih besar lagi. Masukan ke receptive field ini terbagi menjadi dua bagian yaitu feeding dan linking dan nilai piksel pusat dalam satu jendela pengamatan dengan koefisien modulasi β. Pulse Generator merupakan bagian keluaran neuron. 2.5. Matlab Gambar 2.1 Gambar Aplikasi Matlab Matlab(mathematics laboratory) merupakan Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengerjakan operasi matematika atau operasi aljabar matriks. (Hasan, 2005) Gambar 2.2 Tampilan Awal Aplikasi Matlab
11 Untuk pengembangan algoritma, matlab menyediakan antarmuka command line, sebuah fungsi manipulasi string dan bilangan, 2D dan 3D plooting function dan kemampuan untuk membuat tampilan GUI (graphical user interface). (Wahana Komputer, 2013) GUIDE atau GUI builder merupakan sebuah graphical user interface (GUI) yang dibangun dengan obyek grafis seperti tombol (button), kotak teks, slider, sumbu (axes), maupun menu. Sebagai contoh, ketika menggerakkan slider, maka kita dapat melihat perubahan sebuah nilai. Kemudian, ketika kita menekan tombol OK, maka aplikasi kita akan dijalankan. Gambar 2.3 Tampilan GUI Aplikasi Matlab Aplikasi yang menggunakan GUI umumnya lebih mudah dipelajari dan digunakan karena orang yang menjalankannya tidak perlu mengetahui perintah yang ada dan bagaimana perintah bekerja. Tidak seperti Bahasa pemrograman lainnya, GUIDE matlab memiliki banyak keunggulan tersendiri, antara lain : 1. GUIDE matlab banyak digunakan dan cocok untuk aplikasi-aplikasi berorientasi sains, sehingga banyak peneliti atau mahasiswa, baik S1, S2 maupun S3, menggunakan GUIDE matlab untuk menyelesaikan riset atau tugas akhirnya. 2. Matlab memiliki banyak fungsi built in yang siap digunakan dan pemakai tidak perlu repot membuatnya sendiri. 3. Ukuran file, baik FIG-file maupun M-file, yang dihasilkan relatif kecil.
12 4. Kemampuan grafisnya cukup andal dan tidak kalah dibandingkan Bahasa pemrograman lainnya. (Sugiharto, 2006) 2.6 Rekayasa Perangkat Lunak Rekayasa perangkat lunak merupakan pengubahan perangkat lunak itu sendiri guna mengembangkan, memelihara, dan membangun kembali dengan menggunakan prinsip-prinsip rekayasa untuk menghasilkan perangkat lunak yang dapat bekerja lebih efektif dan efisien untuk pengguna nya. (Pujiono & Shabrina, 2015) 2.6.1 Metode Waterfall Model ini dilakukan secara terurut berdasarkan panduan proses mulai dari komunikasi kepada client atau pelanggan sampai dengan aktifitas sampai pengorderan setelah masalah dipahami secara lengkap dan berjalan stabil sampai selesai. Ada 2 fase-fase dalam Waterfall model: Menurut referensi Pressman System/infor mation Analysis engineering Design Code Test Gambar 2.4 Waterfall Model Pressman Kelebihan Waterfall Model: Mudah diaplikasikan, memberikan template tentang metode analisis, desain,pengkodean, pengujian, dan pemeliharaan. Digunakan untuk produk software yang sudah jelas kebutuhannya di awal Kekurangan Waterfall model:
13 Waterfall model bersifat kaku sehingga Penanganan perubahan pada saat proses sedang berlangsung menjadi lebih sulit. Terjadinya pembagian proyek menjadi tahap-tahap yang tidak fleksibel, karena komitmen harus dilakukan pada tahap awal proses. Customer harus sabar untuk menanti produk selesai, karena dikerjakan tahap per tahap,menyelesaikan tahap awal baru bisa ke tahap selanjutnya. Perubahan ditengah-tengah pengerjaan produk akan membuat bingung team work yang sedang membuat produk. Adanya waktu menganggur bagi pengembang, karena harus menunggu anggota tim proyek lainnya menuntaskan pekerjaannya. Semua kebutuhan sudah terdefinisi sejak awal dan Software yang diberikan adalah versi terakhir dari setiap tahap. 2.6.2 Flowchart Flowchart adalah diagram alur yang digunakan dalam menganalisis, merancang, mendokumentasikan atau mengelola proses atau program di berbagai bidang (Wikipedia) Tabel 2.3 Flowchart No Simbol Nama Fungsi 1 Flow Line Arah aliran program 2 Terminator Permulaan/ akhir program 3 Proses Proses perhitungan/proses pengolahan 4 Input/output data Proses input/output data, parameter, data informasi 5 Decision Perbandingan pernyataan, penyeleksian data yang memberikan pilihan untuk langkah selanjutnya
14 6 Preparation Proses inisialisasi/ pemberian harga awal 7 Predefined process (sub Permulaan sub program/ proses program) menjalankan sub program 8 Annotation Komentar pada flowchart 9 On page connector Penghubung bagian-bagian flowchart yang berada pada satu halaman 10 Off page connector Penghubung bagian-bagian flowchart yang berada pada halaman yang berbeda 2.6.3 Metode Pengujian 1. White-box testing Dalam White-box testing, kita membuat test cases dengan melihat source code untuk mencari adanya kesalahan pada program yang dilakukan oleh Software Engineer. Keuntungan White-box testing: Sebagai Software engineer yang memiliki akses ke source code, hal ini menjadi sangat mudah untuk melakukan skenario pengujian secara efektif. Membantu Software engineer untuk mengoptimalkan source code. Baris kode yang tidak efisien dapat dihilangkan agar mencegah bugs pada program. Kerugian White-box testing: mengeluarkan biaya tambahan. Terkadang sangat sulit melihat setiap baris kode untuk mencari bugs pada program yang akan diuji. 2. Black-box testing Dalam Black-box testing Software Tester tidak memiliki akses source code atau mengetahui implementasi dari program tersebut untuk mencari adanya kesalahan
15 pada program dan juga tidak diharuskan memiliki pengetahuan tentang programming dan implementasinya. Ketika melakukan Black-box testing, tester akan berinteraksi dengan user interface yang menyediakan input dan memeriksa outputnya, juga menguji performa program atau menguji function-function yang tidak bekerja dengan benar. Keuntungan Black-box testing: Cocok dan efisien untuk source code dengan skala besar. Menguji program dari sudut pandang user. Software tester dalam jumlah yang banyak dapat menguji program tersebut tanpa harus memiliki pengetahuan tentang programming. Kerugian Black-box testing: Software tester hanya menjalankan beberapa skenario pengujian yang dipilih. Pengujian yang tidak efisien karena Software tester memiliki pengetahuan yang terbatas tentang program. Pengujian yang tidak spesifik karena Software tester tidak memiliki akses ke source code
16