IMPLEMENTASI ORDER-STATISTIC FILTERS UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL

IMPLEMENTASI ORDER-STATISTIC FILTERS UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL SKRIPSI JUNI SANTO SIHOTANG 091401017 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

IMPLEMENTASI ORDER-STATISTIC FILTERS UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Komputer JUNI SANTO SIHOTANG 091401017 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

PERSETUJUAN Judul : IMPLEMENTASI ORDER-STATISTIC FILTERS UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL Kategori : SKRIPSI Nama : JUNI SANTO SIHOTANG Nomor Induk Mahasiswa : 091401017 Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER Departemen Fakultas Komisi Pembimbing : : ILMU KOMPUTER : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI Diluluskan di Medan, Juli 2013 Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dian Wirdasari, S.Si, M.Kom Dian Rachmawati, S.Si, M.Kom NIP 198209232010122002 NIP. 198307232009122004 Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991031001

PERNYATAAN IMPLEMENTASI ORDER-STATISTIC FILTERS UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 20 Mei 2013 Juni Santo Sihotang 091401017

PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan kasih karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, pada Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Bapak Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM). Sp.A(K) selaku Rektor 2. Bapak Prof.Dr.Muhammad Zarlis, selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom, selaku Ketua Departemen Ilmu Komputer. 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc, selaku Sekretaris Departemen Ilmu Komputer. 5. Ibu Dian Rachmawati, S.Si, M.Kom, dan Ibu Dian Wirdasari, S.Si, M.Kom, selaku Dosen Pembimbing. 6. Bapak Dr.Poltak Sihombing, M.Kom dan Bapak Handizal, S.Si, M.Comp. Sc, selaku Dosen Penguji. 7. Bapak saya Rejion Sihotang, ibu saya Ubat Munthe, kakak saya Ade Irma Sihotang, abang saya Steven Sihotang, S.Kom dan adik-adik saya yang selalu memberikan cinta kasihnya dan dukungannya baik material dan spiritual serta seluruh sahabat saya Renti Meliwati Purba dan kerabat yang berjasa memberikan dorongan kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini.

8. Rekan-rekan kuliah, khususnya Ales Sotardodo Panjaitan, Isman Santoso Nainggolan, Jhonri Sibarani, Samuel Tarigan, Jakup Ginting, Septian Panjaitan, Santo Nainggolan dan teman-teman di UKM KMK USU kak Debora Nainggolan, S.Kom, Bertua Novita Simanjuntak, yang selalu memberikan semangat dan dorongan kepada penulis. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa memberikan berkat yang berlimpah kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Medan, 05 Juni 2013 Penulis

ABSTRAK Noise Salt-and-pepper atau Noise Gaussian adalah noise yang sering ada dijumpai pada citra digital. Citra yang memiliki noise biasanya terjadi karena kesalahan teknik dalam pengambilan citra atau karena citra sudah disimpan terlalu lama. Untuk mereduksi noise dibutuhkan suatu metode filter yang tepat agar citra yang dihasilkan sesuai dengan aslinya. Metode Order-Statistic Filters merupakan filter non-linier yang hasilnya ditentukan sesuai pada pengurutan pixel yang bmengisi area citra yang berada diruang lingkup filter dan kemudian mengganti nilai dari pusat pixel dengan nilai yang ditentukan dari hasil perangkingan. Metode Order-Statistic Filters salah satu metode untuk mereduksi noise, yang terdiri dari Median Filter, Mean Filter, Max Filter, Min Filter dan Midpoint Filter. Dengan metode Order-Statistic Filters dibangunlah aplikasi filtering yang digunakan untuk mereduksi Noise Salt-and-pepper atau Noise Gaussian. Hasil implementasi dengan menggunakan teknik Median Filter dapat mereduksi Noise Salt-and-pepper lebih baik dibandingkan dengan teknik filter yang lain dalam Order-Statistic Filters. Sedangkan Mean Filter dapat mereduksi Noise Gaussian lebih baik dibandingkan dengan teknik filter yang lain dalam Order- Statistic Filters. Kata kunci : Pengolahan Citra, Order-Statistic Filters, Noise, Mean Squared Error, Peak Signal Noise to Ratio

IMPLEMENTATION OF ORDER-STATISTIC FILTERS TO REDUCE NOISE IN DIGITAL IMAGES ABSTRACT Salt-and-pepper Noise or Gaussian Noise is noise there is usually found in digital images. Noise on the image usually occurs due to errors in image acquisition technique or because the image has been stored too long. To reduce noise we need a proper filter method so that the image resulted in accordance with the original. Order- Statistic Filters method is a non-linear filter whose results determined in accordance with the sorting image pixels that fil the area that are in the scope of the filter and then change the value of the center pixel with the value determined from the results of the rangking. Order-Statistic Filters method is one method to reduce noise, which consists of the Median Filter, Mean filter, Max filter, Min filter and Midpoint filter. By Order- Statistic Filters method built filtering application used to reduce Salt-and-pepper Noise or Gaussian Noise. Implementation results using Median filter technique can reduce Noise Salt-and-pepper id better then the other filter techniques in the Order- Statistic Filters.While the Mean filter to reduce noise better than other filters techniques in the Order-Static Filters. Keyword : Image Processing, Order-Statistic Filters, Noise, Mean Squared Error, Peak Signal Noise to Ratio

DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran ii iii iv v vi vii x xii xiv Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 4 Bab II Landasan Teori 2.1 Pengolahan Citra 5 2.1.1 Defenisi Pengolahan Citra 5 2.1.2 Tujuan Pengolahan Citra 5 2.1.3 Manfaat Pengolahan Citra 6 2.2 Citra Digital 7 2.2.1 Citra Digital Berformat Bitmap 8 2.2.2 Picture Elements (Pixel) 9 2.2.2 Dimensi dan Resolusi 9 2.3 Noise 9 2.3.1 Gaussian Noise 10 2.3.2 Salt-and-Pepper Noise 11 2.4 Filtering 12 2.5 Order-Statistic Filters 13 2.5.1 Median Filter 14 2.5.2 Mean Filter 17 2.5.3 Max Filter 18 2.2.1 Min Filter 19 2.2.2 Midpoint Filter 20 2.6 Mean Squared Error dan Peak Signal to Noise Ratio 21 2.6.1 Mean Squared Error (MSE) 21

2.6.2 Peak Signal to Noise Ratio 21 Bab III Analisis dan Perancangan Sistem 3.1 Analisis Sistem 22 3.1.1 Analisis Masalah 22 3.1.2 Analisis Persyaratan 22 3.1.2.1 Persyaratan Fungsional 23 3.1.2.2 Persyaratan Nonfungsional 23 3.1.3 Analisis Proses 24 3.1.3.1 Use Case Diagram 25 3.1.3.2 Squence Diagram 26 3.1.3.3 Activity Diagram 26 3.2 Pseudocode Program 27 3.2.1 Pseudocode Mean Filter 28 3.2.2 Pseudocode Median Filter 29 3.2.3 Pseudocode Max Filter 30 3.2.4 Pseudocode Min Filter 31 3.2.5 Pseudocode Midpoint Filter 32 3.2.6 Pseudocode Mean Squared Error 33 3.2.7 Pseudocode Peak Signal to Noise Ratio 34 3.3 Perancangan Sistem 34 3.3.1 Perancangan Flowchart Sistem 34 3.3.2 Rancangan Interface Aplikasi 36 3.3.2.1 Rancangan interface form preloader 36 3.3.2.2 Rancangan interface form utama 37 3.3.2.3 Rancangan interface form membangkitkan Noise Salt-and-pepper 39 3.3.2.4 Rancangan interface form membangkitkan Noise Gaussian 41 3.3.2.5 Rancangan interface form hitung nilai MSE & PSNR 42 3.3.2.6 Rancangan interface form bantuan 44 3.3.2.7 Rancangan interface form programmer 44 Bab IV Implementasi dan Pengujian 4.1 Implementasi 46 4.1.1 Form Preloader 46 4.1.2 Form Menu Utama 47 4.1.3 Form Membangkitkan Noise Salt-and-Pepper 48 4.1.4 Form Membangkitkan Noise Gaussian 48 4.1.5 Form Menghitung Nilai MSE dan PSNR 49 4.1.6 Form Cara Menggunakan Sistem 50 4.1.7 Form Programmer 51 4.2. Pengujian 51 4.2.1 Proses Pembangkitan Noise Salt-and-Pepper 52 4.2.2 Proses Pembangkitan Noise Gaussian 52 4.2.3 Proses Order-Statistic Filters 55 4.2.3.1 Proses Median Filter 56

4.2.3.2 Proses Mean Filter 58 4.2.3.3 Proses Max Filter 59 4.2.3.4 Proses Min Filter 61 4.2.3.5 Proses Midpoint Filter 63 4.2.3.4 Proses Perhitungan Nilai MSE dan PSNR 64 Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 90 5.2. Saran 92 Daftar Pustaka 93

DAFTAR TABEL Nomor Tabel Nama Tabel Halaman

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Salt-andpepper Noise direduksi dengan Median Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Saltand-pepper Noise direduksi dengan Median Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Salt-andpepper Noise direduksi dengan Mean Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Saltand-pepper Noise direduksi dengan Mean Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Salt-andpepper Noise direduksi dengan Max Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Saltand-pepper Noise direduksi dengan Max Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Salt-andpepper Noise direduksi dengan Min Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Saltand-pepper Noise direduksi dengan Median Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Salt-andpepper Noise direduksi dengan Midpoint Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Saltand-pepper Noise direduksi dengan Midpoint Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Median Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Gaussian Noise direduksi dengan Median Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Mean Filter 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Nomor Tabel 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 Nama Tabel Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Mean Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Max Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Max Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Min Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Min Filter Perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Midpoint Filter Lanjutan perbandingan Citra Digital yang memiliki Noise Gaussian Noise direduksi dengan Midpoint Filter Perbandingan Rata-rata Nilai MSE dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Salt-and-pepper pada Citra Bitmap ukuran 250x250 pixel Perbandingan Rata-rata Nilai PSNR dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Salt-and-pepper pada Citra Bitmap ukuran 250 x 250 pixel Perbandingan Rata-rata Nilai MSE dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Gaussian dengan Citra Bitmap 250 x 250 pixel Perbandingan Rata-rata Nilai PSNR dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Gaussian dengan Citra Bitmap 250 x 250 pixel Halaman 78 79 80 81 82 83 84 85 85 86 86

DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 Nama Gambar Citra ukuran 200 x 300 pixel Rajawali.bmp Citra yang terkena Gaussian Noise Citra yang terkena Salt-and-Pepper Noise Matriks citra ukuran 10x8 dengan 8 skala keabuan Matriks citra 3 x 3 dari citra ukuran 10x8 dengan 8 skala keabuan Pemilihan kernel 3x3 dan mengurutkan nilai pixel Hasil median filter untuk kernel 3x3 pertama Penggeseran dan pengurutan 1 pixel ke kanan Penempatan hasil filter median pada matriks baru untuk tahap kedua Penempatan hasil median filter 1 baris ke kanan Hasil median filter sampai pada pojok kanan Proses mean filter dengan matriks 3x3 Proses max filter dengan matriks 3x3 Proses min filter dengan matriks 3x3 Proses midpoint filter dengan matriks 3x3 Use case diagram sistem Squence diagram sistem Activity diagram sistem Flowchart sistem Rancangan Interface Form Preloader Rancangan Interface Form Utama Rancangan Interface Form Membangkitkan Noise Salt-and- Pepper Rancangan Interface Form Membangkitkan Noise Gaussian Rancangan Interface Form Menghitung Nilai MSE dan PSNR Rancangan Interface Form Bantuan Rancangan Interface Form Programmer Form Preloader Form Menu Utama Form Membangkitkan Noise Salt-and-Pepper Form Membangkitkan Noise Gaussian Form Menghitung nilai MSE dan PSNR Form Cara menggunakan sistem Form Programmer Juns.bmp Penginputan citra tanpa noise dan probabilitas noise Salt-and- Pepper Hasil pembangkitan Noise Salt-and-pepper pada citra Halaman 8 8 10 12 13 13 15 15 15 16 16 17 18 19 20 20 25 26 27 35 37 37 40 41 42 44 44 46 47 48 48 50 50 51 52 52 53

4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 4.29 Penginputan citra tanpa noise dan probabilitas Noise Gaussian Hasil Pembangkitan Noise Gaussian Pada citra Tampilan penginputan citra dengan Noise Salt-and-pepper Tampilan penginputan citra dengan Noise Gaussian Proses median filter pada citra dengan Noise Salt-and-pepper Proses median filter pada citra dengan Noise Gaussian Proses mean filter pada citra dengan Noise Salt-and-pepper Proses mean filter pada citra dengan Noise Gaussian Proses max filter pada citra dengan Noise Salt-and-pepper Proses max filter pada citra dengan Noise Gaussian Proses min filter pada citra dengan Noise Salt-and-pepper Proses min filter pada citra dengan Noise Gaussian Proses midpoint filter pada citra dengan Noise Salt-and-pepper Proses midpoint filter pada citra dengan Noise Gaussian Proses perhitungan nilai MSE dan PSNR Grafik perbandingan Rata-rata Nilai MSE dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Salt-and-pepper pada Citra Bitmap ukuran 250 x 250 pixel Grafik perbandingan Rata-rata Nilai PSNR dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Salt-and-pepper pada Citra Bitmap ukuran 250 x 250 pixel Grafik perbandingan Rata-rata Nilai MSE dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Gaussian pada Citra Bitmap ukuran 250 x 250 pixel Grafik perbandingan Rata-rata Nilai PSNR dari Order-Statistic Filter untuk Mereduksi Noise Gaussian pada Citra Bitmap ukuran 250 x 250 pixel 54 55 56 56 57 57 58 59 60 60 61 62 63 63 64 86 87 87 89

DAFTAR LAMPIRAN 1. Listing Program A-1 2. Curriculum Vitae B