Rancangan Meningkatkan Kualitas Citra Kedokteran dengan Proses Morphologi
BAB I. PENDAHULUAN
Teknologi digital dewasa ini memungkinkan dimanipulasinya Citra yang terdistorsi sehingga
dihasilkan bentuk yang lebih baik. Dalam dunia kedokteran sering menggunakan hasil
Rontgen atau sinar‐X untuk memphoto kondisi tubuh pasien. Hasil Citra photo rontgen dalam
bentuk grayscale seringkali tidak fokus, hal ini disebabkan pasien yang senantiasa bergerak
saat proses photo berlangsung, atau gerakan alat photo itu sendiri sehingga hasilnya menjadi
blur, atau juga kondisi ruangan yang tidak kondusif seperti medan magnetik yang besar yang
dihasilkan generator listrik sehingga turut memperburuk kondisi photo yang dihasilkan. Hasil
photo yang terdistorsi tersebut, sangat dibutuhkan dokter untuk sesegera mungkin
mendiagnosa penyakitnya.
Morfologi, merupakan sarana dalam bidang image processing guna menghasilkan
bentuk luaran yang lebih dapat diterima oleh indera penglihatan untuk menjadikan Citra
digital lebih kontras serta serta mengurangi noise yang ada.
Morfologi merupakan teknik atau proses yang digunakan untuk mengolah Citra (citra)
yang didasarkan atas prinsip morfologi matematika [1]. Dalam pemrosesan Citra, hasil yang
diharapkan didasarkan atas bentuk atau struktur Citra asal [2]. Sedangkan Chris Solomon dan
Toby Breckon lebih lanjut mengatakan bahwa morfologi senantiasa berkaitan erat dengan
proses neighbourhoods yang terbentuk dari blok nilai biner satu dan nol [3]. Lebih lanjut,
proses morfologi suatu Citra adalah merupakan kumpulan operasi non linear yang berkaitan
dengan bentuk atau morphology dalam suatu Citra [4]. Secara praktek, sistim biner sering
digunakan dalam proses morfologi, yaitu proses bit 1 atau yang dikenal dengan foreground
dan bit 0 atau background dengan cara merubah bagian tertentu dari foreground menjadi
daerah background dan sebaliknya merubah sebagian background untuk menjadi daerah
foreground. Perubahan daerah asal foreground dan background berkaitan erat dengan tiga
hal: Citra, tipe operasi morfologi, dan penataan elemen (structured element) Citra. Terdapat
tiga operasi dasar dalam operasi morphologi yaitu: operasi AND, OR, dan NOT.
1
Tabel 1.1. Operasi dasar morphologi
P
Q
AND
OR
NOT
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
Manfaat penggunaan proses morfologi yaitu untuk menghilangkan noise yang ada. Mengenal
bentuk karakter suatu Citra, serta digunakan untuk meningkatkan kwalitas Citra. Dalam
bentuk 2D, proses morfologi digunakan untuk ekstraksi karakter yang ada dalam Citra.
Sedangkan untuk 3D, proses ini digunakan dalam bidang medis. Salah satunya adalah
mendapatkan objek dari kumpulan objek yang menyatu di dalam cardiac surgical, neuro
surgical dan functional MRI for mind [5]. Proses morfologi juga digunakan dalam kepolisian
untuk identifikasi sidik jari guna memperjelas pola aliran garis tangan yang ada. Dengan
penelitian ini diharapkan diperoleh gambar hasil rontgen yang telah di‐digitalkan menjadi
lebih kontras dan berkurang noise yang ada terlihat dalam Gambar 1. dengan citra kontras
hitam dan putih, sehingga dapat lebih membantu dokter dalam mempertegas diagnosa suatu
penyakit.
Gambar 1.1. Beberapa operasi logika biner dalam proses morphologi.
Biner hitam mewakili angka 1 dan putih mewakili 0.
2
LAPORAN AKHIR
PENELITIAN REGULER KOMPETITIF (PEREKOM)
Rancangan Meningkatkan Kualitas Citra Kedokteran
dengan Proses Morphologi
Muhammad Kusban ST. MT. (NIDN: 0613126702)
Aris Budiman ST. MT. (NIDN: 0621057503)
DIBIAYAI OLEH LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SESUAI DENGAN SURAT KEPUTUSAN: NOMOR: 319/A.3‐III/LPPM/VIII/2011,
TERTANGGAL 22 AGUSTUS 2011
FAKULTAS TEKNIK ‐ ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SEPTEMBER 2013
HALAMAN PENGESAHAN
1 . JudulPenelitian
RancanganMeningkatkanKwalitas Citra
KedokterandenganProsesMorphologi
2. Ketua Peneliti
a. NamaLengkap
b. NIDN
c. JabatanFungsional
d. Fakultas/Jurusan
e. Telpon
f. email
2. KetuaPeneliti
a. NamaLengkap
b. NIDN
c. PerguruanTinggi
3 . JangkaWaktu Penelitian
4. Pembiayaan
1. Jumlahyangdiajukan
MuhammadKusbanST. MT.
06 13126702
Lektor
Teknik/Elektro
081s48390313
muhammadkusban@gmail.
com
Aris BudimanST. MT.
06 21057503
UniversitasMuhammadiyahSurakarta
1 tahun
Rp.6.000.000
Surakarta,3 September2013
KetuaPeneliti.
U
t.
03620r
Menyetujui,
Ketua LPPM UMS
ffi#
MuhammadKusbanST. MT.
NIDN: 0613126702
RINGKASAN
Morphological image processing adalah merupalan bagian dari pengolahan citra digital yang
didasarkan pada intuisi manusia dan persepsi yang terbangun. Morphological atau cukup
ditulis Morfologi, merupakan pengolahan citra berdasarkan geometri. Proses Morfologi
terutama digunakan untuk menghapus ketidaksempurnaan yang ada dalam citra (image).
Tidak terkecuali di bidang kedokteran / medis, image yang diperoleh hasil rontgent atau
scanner, tidak memiliki akurasi kualitas gambar yang diharapkan. Hal ini karena faktor
gerakan dari tubuh dan instrumen (tidak fokus), sehingga gambar yang dihasilkan kabur dan
terdistorsi. Salah satu metode untuk meningkatkan citra ini dengan menggunakan metode
morfologi. Dengan operasi erosion dan dilation serta kombinasi keduanya dalam proses open
dan close, morfologi tingkat tinggi dan kompleks dapat diterapkan. Kunci keberhasilan
terletak pada proses pemilihan morfologi operasi matematika, filter dan pilihan elemen
terstruktur. Dalam sebuah studi yang diperoleh hasil yang optimal untuk gambar terdistorsi
dengan SNR 19,891 dB, pengurangan bit 2,206, dan Gain 13,27 dB.
ii
PRAKATA
Segala puji dan syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas karunia dan
limpahan rahmat‐Nya, sehingga akhirnya kami dapat menyelesaikan penyusunan Penelitian
Reguler Kompetitif yang diperuntukkan untuk memenuhi persyaratan Tridharma Perguruan
Tinggi di Jurusan Teknik Elektro – Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan Penelitian ini dapat terselesaikan atas
dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini kami ingin
menyampaikan terima kasih kepada:
1. Jurusan Teknik Elektro – Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah
mempercayakan pengadaan penelitian.
2. Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan biaya keperluan
penelitian.
3. Rekan dan mahasiswa serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang
telah memberikan motivasi dan perhatiannya sampai terselesaikannya penyusunan
materi ini.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa materi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami
mengharapkan segala kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penelitian dan
penulisan di masa mendatang. Kami berharap semoga materi ini dapat bermanfaat bagi yang
membaca dan membutuhkannya. Semoga Allah SWT selalu melindungi dan memberikan
pahala bagi kita semua, amin.
Windan, September 2013
Penyusun,
iii
DAFTAR ISI
COVER
HALAMAN PENGESAHAN
RINGKASAN
PRAKATA
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I. Pendahuluan
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
1
BAB II. Studi Pustaka
3
Image Enhancement
5
Konsep Morphology
7
BAB III. Tujuan dan Manfaat
12
BAB IV. Metode Penelitian
13
BAB V. Hasil dan Pembahasan
15
BAB VI. Kesimpulan dan Saran
18
Daftar Pustaka
19
LAMPIRAN
Citra Hasil Penelitian
Penilaian subyektif dari 2 dokter atas hasil penelitian
Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Operasi dasar morphologi
Tabel 5.1. Hasil pengukuran morphological image processing dengan
beragam image kedokteran untuk nilai Gain, Jumlah
pengurangan bits, dan SNR.
v
2
15
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1.
Gambar 2.1.
Gambar 2.2.
Gambar 2.3.
Gambar 2.4.
Gambar 2.5.
Gambar 2.6.
Gambar 2.7.
Gambar 4.1
Gambar 5.1
Gambar 5.2.
Gambar 5.3.
Gambar 5.4.
Gambar L.1.
Gambar L.2.
Gambar L.3.
Gambar L.4.
Gambar L.5.
Gambar L.6.
Gambar L.7.
Gambar L.8.
Gambar L.9.
Gambar L.10.
Gambar L.11.
Beberapa operasi logika biner dalam proses morphologi.
Biner hitam mewakili angka 1 dan putih mewakili 0.
Contoh Struktur elemen pixel dan pusat penataan elemen
digambar dalam bagian abu‐abu.
Penataan elemen yang mengisi daerah asal secara
berturutan.
Proses erosion dapat digunakan untuk memisahkan objek
yang gandeng.
Proses dilation digunakan untuk menyambungkan objek
yang terpecah.
Contoh penataan elemen 3x3 bernilai biner 1
untuk proses erosion dan dilation.
Proses closing, mengisi bagian kosong suatu objek.
Hasil yang diperoleh dengan proses boundary extraction
dengan menggunakan penataan elemen bentuk kotak 3 x
3.
Flow chart penelitian proses morfologi guna meningkatkan
kwalitas citra di bidang medis
Lung.jpg sebagai citra asli hasil scan
Citra lung.jpg hasil proses erotion
Tampilan histogram proses erotion
Hasil akhir citra rekonstruksi proses erotion
yang disempurnakan histogramnya
Citra adrenal.jpg dalam bentuk original
Citra adrenal.jpg dengan menggunakan structured element
[1 0 0 1 0 0 1; 0 1 0 1 0 1 0; 1 1 1 1 1 1 1; 0 1 0 1 1 0 0; 1 0 0
1 0 0 1] dalam proses dilation
Image hasil dilation yang disempurnakan histogramnya
Citra rekonstruksi dilation yang telah disempurnakan
histogramnya
Citra cardiac.jpg hasil proses dilation
Citra hasil erotion
Citra hasil proses Dilation ‐ Erotion
Citra hasil proses Dilation + Erotion
Citra gastrointestinal.jpg hasil proses Opening
Citra gastrointestinal.jpg hasil proses pengurangan dari
Citra original dengan Citra proses opening
Citra gastrointestinal.jpg hasil proses pengurangan dari
Citra original dengan Citra proses opening yang
disempurnakan histogramnya
vi
2
4
4
8
8
9
10
11
13
16
16
17
17
20
20
21
21
22
22
22
22
23
23
23
Gambar L.12. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses Closing
Gambar L.13. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses penambahan dari
Citra original dengan Citra proses opening
Gambar L.14. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses penambahan dari
Citra original dengan Citra proses opening yang
disempurnakan histogramnya
vii
23
24
24
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran – Citra Hasil Penelitian
Lampiran – Penilaian subyektif dari 2 dokter atas hasil penelitian
Lampiran ‐ Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian
viii