IMPLEMENTASI MEDIAN FILTER dan METODE Implementasi Median Filter Dan Metode Histogram Equalization Dalam Perbaikan Citra (Image Enhancement).
IMPLEMENTASI MEDIAN FILTER dan METODE
HISTOGRAM EQUALIZATION DALAM PERBAIKAN CITRA
(IMAGE ENHANCEMENT)
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
RICKY APRIAS SHOLIHIN
D 400 090 035
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
i
ii
iii
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah
bersama orang-orang yang sabar”
(Q.S Al-Baqarah: 153)
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu
telah selesai (dari suatu urusan) kerjakan dengan sungguh-sungguh
(urusan) yang lain, dan hanya kepada Tuhanmulah kamu berharap”
(Q.S Al Insyirah : 6-8)
“Sejahat-jahatnya dusta adalah bila seseorang mengaku kedua matanya
melihat apa yang tidak dilihatnya"
(HR Bukhari-Muslim)
“Sesungguhnya dengan tujuan yang jelas akan membuat kemajuan
walaupun melewati jalan yang sulit, seseorang yang tanpa tujuan tidak
akan membuat kemajuan walaupun ia berada di jalan yang mulus”
(Thomas Charlyle)
“Tugas kita adalah untuk mencoba, karena dalam mencoba itulah kita
menemukan dan belajar membangun kesempatan untuk berhasil
(Mario Teguh)
v
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, Dia yang memiliki seluruh jiwa,
dan karena rahmat serta karuniaNyalah karya sederhana ini dapat terselesaikan.
Karya ini penulis persembahkan untuk:
Bapak dan ibu tercinta, dengan segala hormat dan baktiku terima kasih atas
pengorbananmu yang tak pernah henti, rangkaian doa yang tiada pernah putus
mengiringi langkahku…. Semoga ini menjadi awal untuk bisa membahagiakan
bapak dan ibu. . .
Mas Joni, Mas Ajib, Mbk Tri, dan Danny Fajar yang selalu memberikan,
semangat, doa, dukungan dan keceriaan dalam hidupku.
Temen-temen seperjuanganku, Tri Haryono, Jimmy,Triyanto, Fite, Mbk
Anin, Endah, Annas dan Mas Dhanar, perjuangan bersama kalian menjadi
hal yang tak terlupa. Semoga tali silaturahmi ini berlanjut tanpa pernah ada
akhirnya. . .
Temen-temen kost Patriot, Heru, Fathurrochman, Agung, Juang, Husin,
Asran, Mas Huda, Mas Fendy Prihantoro, Mas Bagas, dan keluarga besar
Mbah Suto terima kasih untuk kebersamaannya . . .
Temen-temen Teknik Elektro, khususnya angkatan2009 yang telah banyak
berbagi ilmudengansaya. Terimakasih atas ilmu dan semuanya.
vi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur, Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan segala rahmat, hidayah dan
karunia-Nya, sholawat serta salam
terjunjung kepada Nabi Besar Muhammad SAW. Penulis sangat bersyukur karena
dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan sesuai yang diharapkan.
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi sebagian persyaratan untuk
memperoleh gelarsarjana Strata I Pada jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penulis menyadari tanpa bantuan, bimbingan, dan dorongan tidak akan
mampu menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Untuk itu pada kesempatan ini dengan
rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1.
Prof.Dr. Bambang Setiaji selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Ir. Agus Riyanto, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3.
Ir. Jatmiko, M.T. selaku Ketua Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
4.
Muhammad Kusban,S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas
akhir ini.
vii
5.
Ir. Bambang Hari P., MT. selaku Pembimbing II yang telah memberikan
nasehat, bimbingan, dorongan, dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
6.
Kedua orang tuaku tercinta (Ibu dan Bapak), terima kasih atas semua doa,
semangat dan perjuangan yang tiada hentinya, juga atas curahan kasih sayang
yang tiada pernah surut dalam setiap langkah kehidupanku.
7.
Rekan-rekan mahasiswa Teknik Elektro UMS angkatan 2009 serta semua pihak
yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga
karya ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang
berkepentingan.
Wassalamu’alaikum, wr. wb
Surakarta, Oktober 2013
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN.........................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN………………………………………………
iv
MOTTO ......................................................................................................
v
HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................
vi
KATA PENGANTAR .................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xiv
DAFTAR KONTRIBUSI............................................................................
xv
ABSTRAKSI ............................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ……………………………………………………..
1
1.2. Perumusan Masalah .......................................................................
4
1.3. Batasan Masalah .............................................................................
4
1.4. Tujuan Penelitian ...........................................................................
5
1.5. Manfaat Penelitian .........................................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan .....................................................................
6
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1. Telaah Penelitian………………………………………………….. ..
8
2.2. Landasan Teori ……………………………………………………..
11
ix
2.2.1. Pengertian Citra……………………………………………. ...
11
2.2.2. Citra Digital………………………………………………… ..
12
2.2.3. Konsep Warna……………………………………………… ..
14
2.2.4. Kontras Citra……………………………………………….. ..
16
2.2.5. Derajat Keabuan (Grayscale) dan Histogram Citra………. ....
17
2.2.6. Derau atau Noise…………………………………………... ...
19
2.2.7. Definisi Digital Image Processing……………………………
19
2.2.8. Image Enhancement………………………………………......
21
2.2.9. Penapisan Citra Secara Spasial………………………………
25
2.2.10. Histogram Equalization (Perataan Histogram) ……………..
28
2.2.11. MSE, PSNR, dan Running-Time ............................................
35
2.2.11.a). Mean Square Error (MSE) …………………….....
35
2.2.11.b). Peak Signal to Noise Rasio (PSNR) ……………...
35
2.2.11.c). Running-Time ………………………………….....
36
2.2.12. Tentang Matlab ............................................................ .........
37
BAB III IMPLEMENTASI DAN PERANCANGAN
3.1.Waktu danTempat .............................................................................
40
3.2. Bahan dan Peralatan.............................................................................
41
3.3.Tahap Perancangan...............................................................................
41
3.3.1. Studi Literature...........................................................................
41
3.3.2. Alur Penelitian............................................................................
42
3.3.3. Flowchart Perancangan Model Sistem.......................................
43
3.4.Tahap Pembuatan Program……………………………………...... ....
44
x
3.4.1. Diagram Perancangan Program ………………………………
44
3.4.2. Penggunaan GUI (Graphical User Interface) dalam Matlab…
45
3.4.3. Membuat Tampilan Utama Program .................................. ....
47
3.4.4. Membuat Tampilan Menu Bantuan ..........................................
49
3.4.5. Membuat Tampilan Menu Biodata...........................................
50
3.4.6. Pembuatan Aplikasi Perbaikan Citra (Image Enhancement)..
51
3.4.7. Tahapan dan Proses yang Terdapat Dalam Sistem ..................
59
BAB IV PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA HASIL
4.1. Pengujian Program ...........................................................................
65
4.2. Analisa Hasil……………………………………………………….. .
70
4.2.1 Data UjiCoba ....................................................................
70
4.2.2 Analisa Data Hasil Pengujian Sistem .................................
71
4.2.3 AnalisaHasil Proses Enhancement Citra ……………..… ..
71
4.2.4 Hasil Perhitungan nilai MSE, PSNR, dan Time …………..
77
4.2.5 Pengujian Subjektif (Mean Opinion Score (MOS)) ………
78
4.2.6 Pengujian program untuk citra ber-noise Gaussian, salt
and pepper, dan localvar …………………………………
81
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ………………………………………………………….
86
5.2. Saran ………… ……………………………………………………..
88
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
89
LAMPIRAN ……………………………………………………………… ...
90
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pixel Matrik ........................................................................... 12
Gambar 2.2 RGB Color Cube ................................................................... 15
Gambar 2.3 Pemetaan RGB cube dengan sumbu x,y,z .............................. 15
Gambar 2.4 Pencampuran Warna Dasar RGB…………………………….. 16
Gambar 2.5 Informasi pallet pada citra skala keabuan ............................... 17
Gambar 2.6 Macam-macam aplikasi dari image enhancement. .................. 25
Gambar 2.7 Fungsi Transformasi .............................................................. 31
Gambar 2.8 Histogram citra semula sebelum perataan .............................. 32
Gambar 2.9 Histogram citra hasil perataan ................................................ 34
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian.............................................................. 42
Gambar 3.2 Flowchart Perancangan Sistem .............................................. 43
Gambar 3.3 Model Alur Perancangan Program ......................................... 44
Gambar 3.4 Guide Quick Start .................................................................. 46
Gambar 3.5 Guide layout editor ................................................................ 46
Gambar 3.6 GUI menu utama dengan nama Halaman_Depan.fig ............... 47
Gambar 3.7 Tampilan dari Menu Utama .................................................... 48
Gambar 3.8 Tampilan rancangan GUI menu bantuan. ................................ 49
Gambar 3.9 Tampilan menu bantuan. ........................................................ 50
Gambar 3.10 Tampilan rancangan GUI menu biodata.................................. 50
Gambar 3.11 Tampilan menu biodata........................................................ 51
Gambar 3.12 Tampilan GUI Aplikasi Perbaikan Citra.............................. 52
xii
Gambar 3.13 Tombol Input Citra untuk Memasukkan Gambar ................. 52
Gambar 3.14 Gambar sourcecode untuk button input citra ........................ 53
Gambar 3.15 ButtonEnhancement untuk Memproses Gambar .................. 53
Gambar 3.16 Tampilan GUI untuk button simpan ..................................... 56
Gambar 3.17 Tampilan source code button simpan ..................................... 56
Gambar 3.18 Tampilan GUI untuk buttonreset.......................................... 57
Gambar 3.19 Source code untuk button reset .............................................. 57
Gambar 3.20 Tampilan GUI untuk buttonkeluar ........................................ 58
Gambar 3.21 Source code untuk button keluar …………………………… 58
Gambar 3.22 Matrik untuk median filtering ……………………………… 60
Gambar 3.23 Matrik untuk median filtering setelah diurutkan.................... 61
Gambar 4.1 Tampilan aplikasi image enhancement ……………………… 67
Gambar 4.2 Tampilan untuk menginput citra……………………………... 67
Gambar 4.3 Tampilan aplikasi setelah terinput citra ……………………... 68
Gambar 4.4 Tampilan aplikasi setelah proses enhancement ……………... 69
Gambar 4.5 Tampilan pilihan untuk keluar dari aplikasi ……………….... 70
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat keabuan citra ..................................................................... 18
Tabel 2.2 Nilai-nilai rk jika L = 8.................................................................. 30
Tabel 2.3 Nilai-nili rk, nk, dan Pr (rk) sebelum ditransformasi ....................... 32
Tabel 2.4 Hasil nilai dari transformasi........................................................... 33
Tabel 2.5 Jumlah pixel hasil transformasi……………………………………. 34
Tabel 3.1 Perincian Kegiatan Penelitian ........................................................ 40
Tabel 4.1 Citra yang digunakan dalam pengujian .......................................... 70
Tabel 4.2 Citra Lena dengan jenis noise yang berbeda………………………. 71
Tabel 4.3 Citra hasil pengujian program enhancement .................................. 72
Tabel 4.4 Nilai MSE, PSNR dan Time citra hasil uji ..................................... 78
Tabel 4.5 Skala penilaian MOS ……………………………………………… 81
Tabel 4.6Penilaian sejumlah responden terhadap masing-masing citra hasil
yang telah diujikan ........................................................................... 82
Tabel 4.7 Pengujian citra Lena ber-noise gaussian, salt and pepper
dan localvar ……………………………………………………….. 84
Tabel 4.8 Nilai PSNR dan MSE citra ber-noise………………………………. 85
Tabel 4.9 Nilai PSNR dan MSE citra seteleh proses enhancement ………….. 86
xiv
DAFTAR KONTRIBUSI
Dalam tugas akhir ini dirancang sebuah program aplikasi image
enhancement dengan metode median filter dan histogram equalization pada citra
digital, berawal dari ketertarikan penulis saat mendapat tawaran dari bapak
Muhammad Kusban, S.T., M.T. untuk membuat sebuah program perbaikan citra
menggunakan software Matlab. Pembuatan aplikasi citra ini tidak murni dari hasil
pemikiran sendiri, melainkan mendapatkan referensi dari beberapa sumber. Berikut
ini daftar kontributor yang berhubungan dengan tugas akhir saya.
1.
Penulis berterus terang bahwa kemampuan dalam memahami bahasa
pemrograman yang menggunakan Matlab masih kurang, oleh karena itu penulis
mencoba belajar dari teman, buku, internet dan berbekal dukungan dari banyak
pihak. Kemudian penulis kembangkan sesuai dengan keinginan dan kebutuhan
dalam pembuatan program aplikasi pada Tugas akhir ini.
2.
Untuk perancangan program aplikasi kompresi citra, penulis menggunakan Matlab
versi 7.9.0.529 (R2009b) dengan sistem operasi Windows 7.
3.
Penulis membangun sendiri penggunaan antarmuka berupa GUI (GeneralUser
Interface) dengan menggunakan toolbox image processing yang sudah tersedia
di matlab yang dipelajari dari buku dan internet.
4.
Penulis menggunakan median filter dan metode histogram equalization yang
digunakan dalam proses perbaikan citra.
5.
Penulis mengerjakan sendiri laporan Tugas Akhir ini, jika ada yang kurang
paham akan penulis konsultasikan dengan pembimbing.
6.
Penulis menggunakan software snipping tools untuk mengedit gambar pada
laporan.
xv
xvi
ABSTRAKSI
Sebuah citra kaya akan informasi, namun seringkali citra yang kita
miliki mengalami penurunan mutu (degradasi) citra yaitu penurunan kualitas
citra, misalnya karena mengandung cacat atau derau (noise), warnanya terlalu
kontras, kurang tajam, kabur (blurring), dan sebagainya. Image enhancement
adalah cara yang umum digunakan dalam meningkatkan kualitas citra.
Perbaikan citra (image enhancement) bertujuan untuk mendapatkan tampilan
citra dengan bentuk visualisasi yang lebih baik. Banyak teknik atau metode yang
digunakan dalam perbaikan citra (image enhancement). Antara lain
menggunakan metode penapis median (median filtering) dan perataan histogram
citra (histogram equalization).
Median filter yang menitik beratkan pada nilai median atau nilai tengah
dari jumlah total nilai keseluruhan pixel yang ada di sekelilingnya. Proses
pemilihan median ini diawali dengan terlebih dahulu mengurutkan nilai-nilai
pixel tetangga, baru kemudian dipilih nilai tengahnya. Median filter ini berguna
untuk mengurangi noise yang terdapat pada sebuah citra dengan cara
memfilternya. Histogram equalization adalah suatu metode yang mana terjadi
perataan histogram citra, dimana distribusi nilai derajat warna pada suatu citra
dibuat rata. Dengan histogram equalization ini sebuah citra akan memiliki
kontras yang seragam dan derajat atau tingkatwarna yang merata.
Dari penelitian yang penulis lakukan, dapat disimpulkan bahwa
penerapan median filter dan metode histogram equalization dalam image
enhancement (perbaikan citra), mampu memperbaiki citra yang telah diujikan.
Pemrosesan citra menggunakan median filter mampu mengurangi derau atau
noise pada citra terutama noise Gaussian .Dari pengujian citra diperoleh nilai
PSNR dan MSE.NilaiPSNR yang paling tinggiyaitu 40.5904 dB dan nilai
terendah adalah 25.9874 dB. Sedangkan utuk nilai MSE diperoleh nilai tertinggi
yaitu 163.8085 dan terendah adalah 74.634. Berdasarkan penilain subjektif
yang diambil dari sejumlah responden, citra yang dihasilkan dalam penelitian
ini yaitu masuk dalam kategori cukup dan kategori baik dengan nilai rata -rata
terendah 3,2 dan nilai rata-rata paling tinggi yaitu 4,8. Dalam pengujian ini
sistem bekerja paling paling bagus untuk mereduksi noise gaussian yang
menghasilkan PSNR 36.3543 dB dan MSE paling kecil yaitu 15.0539. Nilai MSE
yang paling adalah yang mendekati 0 (nol).
Kata Kunci: Citra, Image Enhancement, Median filter, Noise, PSNR, MSE
xvii
HISTOGRAM EQUALIZATION DALAM PERBAIKAN CITRA
(IMAGE ENHANCEMENT)
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
RICKY APRIAS SHOLIHIN
D 400 090 035
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
i
ii
iii
iv
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah
bersama orang-orang yang sabar”
(Q.S Al-Baqarah: 153)
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu
telah selesai (dari suatu urusan) kerjakan dengan sungguh-sungguh
(urusan) yang lain, dan hanya kepada Tuhanmulah kamu berharap”
(Q.S Al Insyirah : 6-8)
“Sejahat-jahatnya dusta adalah bila seseorang mengaku kedua matanya
melihat apa yang tidak dilihatnya"
(HR Bukhari-Muslim)
“Sesungguhnya dengan tujuan yang jelas akan membuat kemajuan
walaupun melewati jalan yang sulit, seseorang yang tanpa tujuan tidak
akan membuat kemajuan walaupun ia berada di jalan yang mulus”
(Thomas Charlyle)
“Tugas kita adalah untuk mencoba, karena dalam mencoba itulah kita
menemukan dan belajar membangun kesempatan untuk berhasil
(Mario Teguh)
v
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, Dia yang memiliki seluruh jiwa,
dan karena rahmat serta karuniaNyalah karya sederhana ini dapat terselesaikan.
Karya ini penulis persembahkan untuk:
Bapak dan ibu tercinta, dengan segala hormat dan baktiku terima kasih atas
pengorbananmu yang tak pernah henti, rangkaian doa yang tiada pernah putus
mengiringi langkahku…. Semoga ini menjadi awal untuk bisa membahagiakan
bapak dan ibu. . .
Mas Joni, Mas Ajib, Mbk Tri, dan Danny Fajar yang selalu memberikan,
semangat, doa, dukungan dan keceriaan dalam hidupku.
Temen-temen seperjuanganku, Tri Haryono, Jimmy,Triyanto, Fite, Mbk
Anin, Endah, Annas dan Mas Dhanar, perjuangan bersama kalian menjadi
hal yang tak terlupa. Semoga tali silaturahmi ini berlanjut tanpa pernah ada
akhirnya. . .
Temen-temen kost Patriot, Heru, Fathurrochman, Agung, Juang, Husin,
Asran, Mas Huda, Mas Fendy Prihantoro, Mas Bagas, dan keluarga besar
Mbah Suto terima kasih untuk kebersamaannya . . .
Temen-temen Teknik Elektro, khususnya angkatan2009 yang telah banyak
berbagi ilmudengansaya. Terimakasih atas ilmu dan semuanya.
vi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur, Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan segala rahmat, hidayah dan
karunia-Nya, sholawat serta salam
terjunjung kepada Nabi Besar Muhammad SAW. Penulis sangat bersyukur karena
dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan sesuai yang diharapkan.
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi sebagian persyaratan untuk
memperoleh gelarsarjana Strata I Pada jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penulis menyadari tanpa bantuan, bimbingan, dan dorongan tidak akan
mampu menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Untuk itu pada kesempatan ini dengan
rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1.
Prof.Dr. Bambang Setiaji selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Ir. Agus Riyanto, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3.
Ir. Jatmiko, M.T. selaku Ketua Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
4.
Muhammad Kusban,S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas
akhir ini.
vii
5.
Ir. Bambang Hari P., MT. selaku Pembimbing II yang telah memberikan
nasehat, bimbingan, dorongan, dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
6.
Kedua orang tuaku tercinta (Ibu dan Bapak), terima kasih atas semua doa,
semangat dan perjuangan yang tiada hentinya, juga atas curahan kasih sayang
yang tiada pernah surut dalam setiap langkah kehidupanku.
7.
Rekan-rekan mahasiswa Teknik Elektro UMS angkatan 2009 serta semua pihak
yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga
karya ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang
berkepentingan.
Wassalamu’alaikum, wr. wb
Surakarta, Oktober 2013
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN.........................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN………………………………………………
iv
MOTTO ......................................................................................................
v
HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................
vi
KATA PENGANTAR .................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xiv
DAFTAR KONTRIBUSI............................................................................
xv
ABSTRAKSI ............................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ……………………………………………………..
1
1.2. Perumusan Masalah .......................................................................
4
1.3. Batasan Masalah .............................................................................
4
1.4. Tujuan Penelitian ...........................................................................
5
1.5. Manfaat Penelitian .........................................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan .....................................................................
6
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1. Telaah Penelitian………………………………………………….. ..
8
2.2. Landasan Teori ……………………………………………………..
11
ix
2.2.1. Pengertian Citra……………………………………………. ...
11
2.2.2. Citra Digital………………………………………………… ..
12
2.2.3. Konsep Warna……………………………………………… ..
14
2.2.4. Kontras Citra……………………………………………….. ..
16
2.2.5. Derajat Keabuan (Grayscale) dan Histogram Citra………. ....
17
2.2.6. Derau atau Noise…………………………………………... ...
19
2.2.7. Definisi Digital Image Processing……………………………
19
2.2.8. Image Enhancement………………………………………......
21
2.2.9. Penapisan Citra Secara Spasial………………………………
25
2.2.10. Histogram Equalization (Perataan Histogram) ……………..
28
2.2.11. MSE, PSNR, dan Running-Time ............................................
35
2.2.11.a). Mean Square Error (MSE) …………………….....
35
2.2.11.b). Peak Signal to Noise Rasio (PSNR) ……………...
35
2.2.11.c). Running-Time ………………………………….....
36
2.2.12. Tentang Matlab ............................................................ .........
37
BAB III IMPLEMENTASI DAN PERANCANGAN
3.1.Waktu danTempat .............................................................................
40
3.2. Bahan dan Peralatan.............................................................................
41
3.3.Tahap Perancangan...............................................................................
41
3.3.1. Studi Literature...........................................................................
41
3.3.2. Alur Penelitian............................................................................
42
3.3.3. Flowchart Perancangan Model Sistem.......................................
43
3.4.Tahap Pembuatan Program……………………………………...... ....
44
x
3.4.1. Diagram Perancangan Program ………………………………
44
3.4.2. Penggunaan GUI (Graphical User Interface) dalam Matlab…
45
3.4.3. Membuat Tampilan Utama Program .................................. ....
47
3.4.4. Membuat Tampilan Menu Bantuan ..........................................
49
3.4.5. Membuat Tampilan Menu Biodata...........................................
50
3.4.6. Pembuatan Aplikasi Perbaikan Citra (Image Enhancement)..
51
3.4.7. Tahapan dan Proses yang Terdapat Dalam Sistem ..................
59
BAB IV PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA HASIL
4.1. Pengujian Program ...........................................................................
65
4.2. Analisa Hasil……………………………………………………….. .
70
4.2.1 Data UjiCoba ....................................................................
70
4.2.2 Analisa Data Hasil Pengujian Sistem .................................
71
4.2.3 AnalisaHasil Proses Enhancement Citra ……………..… ..
71
4.2.4 Hasil Perhitungan nilai MSE, PSNR, dan Time …………..
77
4.2.5 Pengujian Subjektif (Mean Opinion Score (MOS)) ………
78
4.2.6 Pengujian program untuk citra ber-noise Gaussian, salt
and pepper, dan localvar …………………………………
81
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ………………………………………………………….
86
5.2. Saran ………… ……………………………………………………..
88
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
89
LAMPIRAN ……………………………………………………………… ...
90
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pixel Matrik ........................................................................... 12
Gambar 2.2 RGB Color Cube ................................................................... 15
Gambar 2.3 Pemetaan RGB cube dengan sumbu x,y,z .............................. 15
Gambar 2.4 Pencampuran Warna Dasar RGB…………………………….. 16
Gambar 2.5 Informasi pallet pada citra skala keabuan ............................... 17
Gambar 2.6 Macam-macam aplikasi dari image enhancement. .................. 25
Gambar 2.7 Fungsi Transformasi .............................................................. 31
Gambar 2.8 Histogram citra semula sebelum perataan .............................. 32
Gambar 2.9 Histogram citra hasil perataan ................................................ 34
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian.............................................................. 42
Gambar 3.2 Flowchart Perancangan Sistem .............................................. 43
Gambar 3.3 Model Alur Perancangan Program ......................................... 44
Gambar 3.4 Guide Quick Start .................................................................. 46
Gambar 3.5 Guide layout editor ................................................................ 46
Gambar 3.6 GUI menu utama dengan nama Halaman_Depan.fig ............... 47
Gambar 3.7 Tampilan dari Menu Utama .................................................... 48
Gambar 3.8 Tampilan rancangan GUI menu bantuan. ................................ 49
Gambar 3.9 Tampilan menu bantuan. ........................................................ 50
Gambar 3.10 Tampilan rancangan GUI menu biodata.................................. 50
Gambar 3.11 Tampilan menu biodata........................................................ 51
Gambar 3.12 Tampilan GUI Aplikasi Perbaikan Citra.............................. 52
xii
Gambar 3.13 Tombol Input Citra untuk Memasukkan Gambar ................. 52
Gambar 3.14 Gambar sourcecode untuk button input citra ........................ 53
Gambar 3.15 ButtonEnhancement untuk Memproses Gambar .................. 53
Gambar 3.16 Tampilan GUI untuk button simpan ..................................... 56
Gambar 3.17 Tampilan source code button simpan ..................................... 56
Gambar 3.18 Tampilan GUI untuk buttonreset.......................................... 57
Gambar 3.19 Source code untuk button reset .............................................. 57
Gambar 3.20 Tampilan GUI untuk buttonkeluar ........................................ 58
Gambar 3.21 Source code untuk button keluar …………………………… 58
Gambar 3.22 Matrik untuk median filtering ……………………………… 60
Gambar 3.23 Matrik untuk median filtering setelah diurutkan.................... 61
Gambar 4.1 Tampilan aplikasi image enhancement ……………………… 67
Gambar 4.2 Tampilan untuk menginput citra……………………………... 67
Gambar 4.3 Tampilan aplikasi setelah terinput citra ……………………... 68
Gambar 4.4 Tampilan aplikasi setelah proses enhancement ……………... 69
Gambar 4.5 Tampilan pilihan untuk keluar dari aplikasi ……………….... 70
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat keabuan citra ..................................................................... 18
Tabel 2.2 Nilai-nilai rk jika L = 8.................................................................. 30
Tabel 2.3 Nilai-nili rk, nk, dan Pr (rk) sebelum ditransformasi ....................... 32
Tabel 2.4 Hasil nilai dari transformasi........................................................... 33
Tabel 2.5 Jumlah pixel hasil transformasi……………………………………. 34
Tabel 3.1 Perincian Kegiatan Penelitian ........................................................ 40
Tabel 4.1 Citra yang digunakan dalam pengujian .......................................... 70
Tabel 4.2 Citra Lena dengan jenis noise yang berbeda………………………. 71
Tabel 4.3 Citra hasil pengujian program enhancement .................................. 72
Tabel 4.4 Nilai MSE, PSNR dan Time citra hasil uji ..................................... 78
Tabel 4.5 Skala penilaian MOS ……………………………………………… 81
Tabel 4.6Penilaian sejumlah responden terhadap masing-masing citra hasil
yang telah diujikan ........................................................................... 82
Tabel 4.7 Pengujian citra Lena ber-noise gaussian, salt and pepper
dan localvar ……………………………………………………….. 84
Tabel 4.8 Nilai PSNR dan MSE citra ber-noise………………………………. 85
Tabel 4.9 Nilai PSNR dan MSE citra seteleh proses enhancement ………….. 86
xiv
DAFTAR KONTRIBUSI
Dalam tugas akhir ini dirancang sebuah program aplikasi image
enhancement dengan metode median filter dan histogram equalization pada citra
digital, berawal dari ketertarikan penulis saat mendapat tawaran dari bapak
Muhammad Kusban, S.T., M.T. untuk membuat sebuah program perbaikan citra
menggunakan software Matlab. Pembuatan aplikasi citra ini tidak murni dari hasil
pemikiran sendiri, melainkan mendapatkan referensi dari beberapa sumber. Berikut
ini daftar kontributor yang berhubungan dengan tugas akhir saya.
1.
Penulis berterus terang bahwa kemampuan dalam memahami bahasa
pemrograman yang menggunakan Matlab masih kurang, oleh karena itu penulis
mencoba belajar dari teman, buku, internet dan berbekal dukungan dari banyak
pihak. Kemudian penulis kembangkan sesuai dengan keinginan dan kebutuhan
dalam pembuatan program aplikasi pada Tugas akhir ini.
2.
Untuk perancangan program aplikasi kompresi citra, penulis menggunakan Matlab
versi 7.9.0.529 (R2009b) dengan sistem operasi Windows 7.
3.
Penulis membangun sendiri penggunaan antarmuka berupa GUI (GeneralUser
Interface) dengan menggunakan toolbox image processing yang sudah tersedia
di matlab yang dipelajari dari buku dan internet.
4.
Penulis menggunakan median filter dan metode histogram equalization yang
digunakan dalam proses perbaikan citra.
5.
Penulis mengerjakan sendiri laporan Tugas Akhir ini, jika ada yang kurang
paham akan penulis konsultasikan dengan pembimbing.
6.
Penulis menggunakan software snipping tools untuk mengedit gambar pada
laporan.
xv
xvi
ABSTRAKSI
Sebuah citra kaya akan informasi, namun seringkali citra yang kita
miliki mengalami penurunan mutu (degradasi) citra yaitu penurunan kualitas
citra, misalnya karena mengandung cacat atau derau (noise), warnanya terlalu
kontras, kurang tajam, kabur (blurring), dan sebagainya. Image enhancement
adalah cara yang umum digunakan dalam meningkatkan kualitas citra.
Perbaikan citra (image enhancement) bertujuan untuk mendapatkan tampilan
citra dengan bentuk visualisasi yang lebih baik. Banyak teknik atau metode yang
digunakan dalam perbaikan citra (image enhancement). Antara lain
menggunakan metode penapis median (median filtering) dan perataan histogram
citra (histogram equalization).
Median filter yang menitik beratkan pada nilai median atau nilai tengah
dari jumlah total nilai keseluruhan pixel yang ada di sekelilingnya. Proses
pemilihan median ini diawali dengan terlebih dahulu mengurutkan nilai-nilai
pixel tetangga, baru kemudian dipilih nilai tengahnya. Median filter ini berguna
untuk mengurangi noise yang terdapat pada sebuah citra dengan cara
memfilternya. Histogram equalization adalah suatu metode yang mana terjadi
perataan histogram citra, dimana distribusi nilai derajat warna pada suatu citra
dibuat rata. Dengan histogram equalization ini sebuah citra akan memiliki
kontras yang seragam dan derajat atau tingkatwarna yang merata.
Dari penelitian yang penulis lakukan, dapat disimpulkan bahwa
penerapan median filter dan metode histogram equalization dalam image
enhancement (perbaikan citra), mampu memperbaiki citra yang telah diujikan.
Pemrosesan citra menggunakan median filter mampu mengurangi derau atau
noise pada citra terutama noise Gaussian .Dari pengujian citra diperoleh nilai
PSNR dan MSE.NilaiPSNR yang paling tinggiyaitu 40.5904 dB dan nilai
terendah adalah 25.9874 dB. Sedangkan utuk nilai MSE diperoleh nilai tertinggi
yaitu 163.8085 dan terendah adalah 74.634. Berdasarkan penilain subjektif
yang diambil dari sejumlah responden, citra yang dihasilkan dalam penelitian
ini yaitu masuk dalam kategori cukup dan kategori baik dengan nilai rata -rata
terendah 3,2 dan nilai rata-rata paling tinggi yaitu 4,8. Dalam pengujian ini
sistem bekerja paling paling bagus untuk mereduksi noise gaussian yang
menghasilkan PSNR 36.3543 dB dan MSE paling kecil yaitu 15.0539. Nilai MSE
yang paling adalah yang mendekati 0 (nol).
Kata Kunci: Citra, Image Enhancement, Median filter, Noise, PSNR, MSE
xvii