IMPLEMENTASI CONTRA HARMONIC MEAN FILTER UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL SKRIPSI NITIKA 101421045 PROGRAM STUDI ESKTENSI S-1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN Judul : IMPLEMENTASI CONTRA HARMONIC MEAN FILTER UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL Kategori : SKRIPSI Nama : NITIKA NIM : 101421045 Program Studi : EKSTENSI S-1 ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing II Pembimbing I Drs. Agus Salim Harahap, M.Si Prof. Dr, Opim Salim Sitompul, M.Sc NIP : 195408281981031004 NIP. 196108171987011001 Diketahui/disetujui oleh : Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991031001 ii
PERNYATAAN IMPLEMENTASI CONTRA HARMONIC MEAN FILTER UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya. Medan, Desember 2015 Nitika NIM. 101421045 iii
PENGHARGAAN Puji dan syukur kehadirat Tuhan YME karena atas segala rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara, serta terimakasih yang sebesarnya kepada pihak yang telah mendukung penyelesaian skripsi ini terutama orang tua. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Prof. Drs. Subhilhar, MA., Ph.D selaku Plt. Rektor Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Kom selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Sumatera Utara. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer dan sebagai dosen penguji I yang telah memberikan kritik dan saran yang berguna bagi penulis 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer. 5. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing, mengarahkan, menasehati, memotivasi, dan menyemangati penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini. 6. Bapak Drs. Agus Salim Harahap, M.Si, selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing, mengarahkan, menasehati, memotivasi, dan menyemangati penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini. 7. Ibu Dian Rachmawati, S.Si., M.Kom sebagai dosen penguji II yang telah memberikan kritik dan saran yang berguna bagi penulis. 8. Seluruh staf pengajar dan pegawai Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. v
9. Teristimewa orang tua yang penulis sayangi, ibunda Veena Joshi dan ayahanda Alm. Ashok Kumar yang telah memberikan doa, motivasi, perhatian, mendukung penulis dengan penuh kasih sayang dan kesabaran yang tak terhingga. 10. Adik tersayang Priyanka yang telah memberikan doa, dukungan, dan perhatian kepada saya. 11. Teman teman seperjuangan mahasiswa S1 Ekstensi Ilmu Komputer stambuk 2010 yang selalu memberi dukungan. 12. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca, khususnya rekan-rekan mahasiswa lainnya yang mengikuti perkuliahan di Universitas Sumatera Utara. Medan, Desember 2015 Penulis Nitika vi
IMPLEMENTASI CONTRA HARMONIC MEAN FILTER UNTUK MEREDUKSI NOISE PADA CITRA DIGITAL ABSTRAK Banyak gangguan yang dapat terjadi pada citra hasil rekaman kamera digital, seperti lensa tidak fokus, muncul bintik-bintik yang disebabkan oleh proses capture yang tidak sempurna, pencahayaan yang tidak merata mengakibatkan intensitas tidak seragam, kontras citra terlalu rendah sehingga objek sulit dipisahkan dari latar belakangnya atau gangguan yang disebabkan oleh kotoran yang menempel pada citra dan lain sebagainya. Salah satu gangguan pada citra adalah noise berupa bintik-bintik yang dapat mengurangi keindahan sebuah citra. Efek noise terhadap sebuah citra berbeda-beda tergantung jenis noise-nya, karena ada yang mempengaruhi tampilan citra dan ada juga yang tidak begitu mempengaruhi. Salah satu teknik yang digunakan untuk mereduksi noise adalah filter yang melakukan pemisahan noise dari objek-objek pada citra. Algoritma yang digunakan pada penelitian ini adalah Contra Harmonic Mean Filter yang melakukan reduksi pada noise dengan cara mengganti nilai piksel dengan nilai tengah (rata-rata) intensitas piksel citra yang mengandung noise. Hasil pengujian diperoleh dengan menampilkan tiga citra hasil reduksi noise dan nilai PSNR yang bervariasi rata-rata adalah 8.528. Keyword: Citra, Noise Remove, Filter Contra Harmonic vii
IMPLEMENTATION OF CONTRA HARMONIC MEAN FILTER TO REDUCE NOISE ON DIGITAL IMAGES ABSTRACT Many disorders that can occur digital camera image recordings.such as the lens does not focus, appear spots caused by the capture process is not perfect, uneven lighting intensity which not uniform, and the image contrast is too low so it is difficult to separate objects from the background or disruption that caused by dirt on the image. One of image disturbance is in the form of spots that can reduce the beauty of image. The effects of noise to an image varies depending on the type of the noise, because some affects the image display and some are not so affecting. One of technique that used to reduce noise is a noise filter that performs the separation of objects in image. The algorithm that used in this experiment is Contra Harmonic Mean Filter that performs noise reduction by replacing the pixel value with the median value (average) intensity pixel image containing noise. The test results obtained with the three images show the results of noise reduction and PSNR values varying average is 8,528. Keyword: Image, Remove Noise, Contra Harmonic Filters viii
DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar isi Daftar tabel Daftar gambar ii iii v vii viii ix xii xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Metodologi Penelitian 3 1.7 Sistematika Penulisan 4 BAB 2 LANDASAN TEORI 6 2.1 Definisi Pengolahan Citra 6 2.1.1 Klasifikasi Pengolahan Citra 7 2.2 Citra Digital 8 2.2.1 Definisi Citra Digital 9 2.2.2 Jenis jenis Citra Digital 13 2.3 Format File Citra Bitmap 14 2.4 Noise 15 2.5 Membangkitkan Noise Gaussian 16 2.6 Filter Domain Spasial 17 2.6.1 Mean Filter (Filter Rata-rata) 18 2.6.2 Contra Harmonic Mean Filter 22 ix
2.7 MATLAB 22 2.7.1 Pengertian Matlab 22 2.7.2 Perbedaan Matlab Dengan Software Pemograman Lain 23 2.7.3 Aplikasi Matlab 23 2.7.4 Perkembangan Matlab 24 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 25 3.1 Analisis 25 3.1.1 Membaca Nilai Piksel 26 3.1.2 Menghitung Nilai RGB 27 3.1.3 Menghitung Nilai Grayscale 32 3.1.4 Penambahan Noise 33 3.1.5 Contra Harmonic Mean Filter 34 3.1.6 Perhitungan Nilai Mean Squared Error (MSE) 35 3.2 Perancangan 36 3.2.1 Flow Chart Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter 37 3.2.2 Data Flow Diagram (DFD) 38 3.2.2.1 Data Flow Diagram Level 0 Reduksi Noise 38 3.2.2.2 Data Flow Diagram Level 1 Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter 38 3.2.3 Perancangan Antar Muka Program 41 3.2.3.1 Perancangan Menu Utama 41 3.2.3.2 Rancangan Reduksi Noise 42 3.2.3.3 Perancangan Pengujian 42 3.2.3.4 Rancangan About 43 3.2.3.5 Rancangan Help 43 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 45 4.1 Implementasi 45 4.1.1 Tampilan Menu Utama 45 4.1.2 Tampilan Reduksi Contra Harmonic Mean Filter 46 4.1.3 Tampilan Help 47 x
4.1.4 Tampilan About 47 4.2 Hasil Pengujian 48 4.2.1 Probabilitas Noise 0.01 % 48 4.2.2 Probabilitas Noise 0.1 % 48 4.2.3 Probabilitas Noise 0.2 % 49 4.2.4 Daftar Hasil Pengujian Reduksi Noise 50 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 52 5.1 Kesimpulan 52 5.2 Saran 52 xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Bitmap Info Header 10 Tabel 2.2 Bitmap Core Header 10 Tabel 2.3 Simbol Data Flow Diagram 25 Tabel 2.4 Simbol-simbol Flowchart Program 26 Tabel 3.1 Spesifikasi Proses DFD Level 1 Reduksi Noise e Contra Harmonic Mean Filter 42 Tabel 3.2 Kamus Data Pada DFD Level 1 Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter 43 Tabel 4.1 Tampilan Daftar Hasil Pengujian Reduksi Noise 52 xii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Alur Proses pengolahan citra 5 Gambar 2.2 Citra Digital (Citra Bunga) 8 Gambar 2.3 Contoh citra warna 13 Gambar 2.4 Jenis-jenis Noise: (a) Gaussian, (b) Salt (c) Pepper 15 Gambar 2.5 Beberapa Contoh Noise Gaussian Dengan Prosentase 10%, 20%, 30%, 50%, 75% dan 90%. 16 Gambar 2.6 Contoh matriks 3x3 untuk konvolusi 18 Gambar 2.7 Hasil Filter Rata-rata 21 Gambar 3.1 Data Bitmap pada Citra 29 Gambar 3.2 Representasi Piksel pada Citra 29 Gambar 3.3 Citra Noise Blok 1 30 Gambar 3.4 Matriks Nilai RGB Citra Noise Blok 1 34 Gambar 3.5 Matriks Nilai Grayscale Citra Noise Blok 1 35 Gambar 3.6 Matriks Citra Hasil Penambahan Noise 35 Gambar 3.7 Matriks Citra Hasil Penambahan Noise 36 Gambar 3.8 Matriks Citra Sebelum Reduksi Noise 37 Gambar 3.9 Matriks Citra Sesudah Reduksi Noise 37 Gambar 3.10 Flowchart Proses Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter 38 Gambar 3.11 Flowchart Proses Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter (Lanjutan) 39 Gambar 3.12 DFD Level 0 Reduksi Noise 40 Gambar 3.13 DFD Level 1 Reduksi Noise Arithmetic Mean Filter 41 Gambar 3.14 Menu Utama 43 Gambar 3.15 Rancangan Reduksi Noise 44 Gambar 3.16 Rancangan Pengujian 45 Gambar 3.18 Rancangan Help 45 Gambar 3.17 Rancangan About 46 Gambar 4.1 Tampilan Menu Utama 47 Gambar 4.2 Tampilan Reduksi Noise Contra Harmonic Mean Filter 48 Gambar 4.3 Tampilan Help 49 Gambar 4.4 Tampilan About 49 xiii