Penghalusan Citra Lokal Adaptif Pada B-Spline Hirarki

PENGHALUSAN CITRA LOKAL ADAPTIF PADA B-SPLINE HIRARKI

  TESIS SURIATI 117038082

  PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

PENGHALUSAN CITRA LOKAL ADAPTIF PADA B-SPLINE HIRARKI

  TESIS Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah

  Magister Teknik Informatika SURIATI

  117038082 PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

  2014 PERSETUJUAN Judul Tesis : Penghalusan Citra Lokal Adaptif Pada B-Spline Hirarki Kategori : Tesis Nama Mahasiswa : Suriati N I M : 117038082 Program Studi : Magister Teknik Informatika Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

  UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing:

  Pembimbing 2 Pembimbing 1 (Dr. Syahril Efendi, MIT) (Prof. Dr. Herman Mawengkang) Diketahui/disetujui oleh Program Studi S2 Teknik Informatika Ketua, (Prof. Dr. Muhammad Zarlis) NIP. 19570701 198601 1003

  PERNYATAAN PENGHALUSAN CITRA LOKAL ADAPTIF PADA B-SPLINE

  HIRARKI TESIS Saya mengakui bahwa tesis ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.

  Medan, 3 Januari 2014 Suriati 117038082

  PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

  Nama : Suriati N I M : 117038082 Program Studi : Magister Teknik Informatika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Uni- versitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right

  ) atas tesis saya yang berjudul: PENGHALUSAN CITRA LOKAL ADAPTIF PADA B-SPLINE

  HIRARKI Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, mem- format, mengelola dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan/atau sebagai pemilik hak cipta.

  Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

  Medan, 3 Januari 2014 Suriati 117038082 Telah diuji pada Tanggal: 3 Januari 2014 PANITIA PENGUJI TESIS

  Ketua : Prof. Dr. Herman Mawengkang Anggota :

  1. Dr. Syahril Efendi, M.IT

  2. Prof. Dr. Muhammad Zarlis

  3. Dr. Mahyuddin K.M. Nasution, M.IT 4. Dr. Zakarias Situmorang, M.Kom.

  ABSTRAK Pengolahan citra digital merupakan bagian penting dalam bidang Informatika, khusus- nya di bidang multimedia. Citra digital yang diperoleh melalui proses pembesaran citra perlu dihaluskan dengan cara yang sesuai, sehingga hasil perbesaran merupakan citra yang menghampiri keadaan citra asal. Penelitian ini bertujuan untuk mengem- bangkan metode penghalusan citra akibat proses pembesaran dengan memperhatikan keadaan lokal untuk citra gambar alamiah. Metode B-Spline dengan interpolasi kua- dratik dalam dimensi dua dikombinasikan dengan proses hirarkhi dengan memper- hatikan daerah yang perubahannya cepat. Prosedur dilakukan menentukan terlebih dahulu lokasi citra yang perubahan warnanya cepat, kemudian pada kawasan yang ditemukan dilakukan transformasi terhadap setiap 3 × 3 titik di permukaan citra yang membentuk bujur sangkar. Fungsi Kuadratik digunakan sebagai transformasi. Pem- rograman menggunakan Matlab dikembangkan dan dikenakan kepada citra berukuran bervariasi menurut perubahan warna dan ukuran gambar yang diperbesar dua kali de- ngan jenis jpeg. Hasil proses penghalusan dianalisis dengan menunjukkan grafik nilai warna. Dengan implementasi menggunakan tiga citra yang mempunyai karakteristik yang berbeda, diperoleh bahwa hasil penghalusan menuju kepada gambar aslinya.

  Kata kunci : Citra, B-Spline, Adaptif.

  ABSTRACT LOCAL ADAFTIVE IMAGE REFINEMENT ON HIERARCHICAL B-SPLINE

  Digital image processing is an important part in the field of Information Technology, especially in the field of multimedia. Digital image is obtained through the process of enlargement of the image needs to be smoothed in an appropriate manner, so that the magnification of an image over to the state of the original image. This research aims to develop a method of smoothing the image due to the enlargement process with regard to local circumstances natural picture images. B - Spline method with quadratic interpolation in two dimensions combined with hierarchy process with attention to areas that change rapidly. The procedure was performed to determine beforehand the location of the image which changes color rapidly, then the transformation region found on every

  3 × 3 a point on the surface to form a square image. Quadratic functions are used as transformation. Programming using MATLAB developed and applied to the image size varies according to changes in the color and size of the image is enlarged twice with jpeg types. Results were analyzed with the smoothing process chart shows the color value. In the implementation using three images that have different characteristics, the results obtained that leads to smoothing the original image. Keywords : Image, B-Spline

  KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan yang Maha Pengasih atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyediakan tesis sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Tesis ini berjudul ”PENGHALU- SAN CITRA LOKAL ADAPTIF PADA B-SPLINE HIRARKI”. Tesis ini merupakan persyaratan tugas akhir pada Program Studi Magister Teknik Informatika Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, Universitas Sumatera Utara.

  Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM &H, M.Sc. (CTM), Sp. A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi In- formasi Universitas Sumatera Utara dan juga Ketua Program Studi Magister Teknik Informatika yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Pro- gram Studi Magister Teknik Informatika di Fasilkom-TI Universitas Sumatera Utara dan juga selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan arahan dalam penulisan tesis ini

  Seluruh Staf Pengajar pada Fasilkom-TI USU yang dengan sungguh-sungguh telah berusaha memberikan ilmunya kepada penulis selama mengikuti perkuliahan. Seluruh Staf Administrasi Program Studi Magister Teknik Informatika USU yang telah memberikan bantuan dan pelayanan yang baik kepada penulis.

  Rekan-rekan seperjuangan, mahasiswa angkatan 2011/2012 atas kerja sama, ke- bersamaan dan bantuannya dalam mengatasi berbagai masalah selama perkuliahan berlangsung. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak-pihak yang memerlukannya.

  Medan, 3 Januari 2014 Penulis, Suriati RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap (berikut gelar) : Dra. Suriati Tempat dan Tanggal Lahir : Sungai Basa, 19 Agustus 1962 Alamat Rumah : Jl. Air Bersih Ujung 229,

  : Kompleks Residence No.12, Medan Telepon/Faks/HP : 081396861961 Email : suriati 19@yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan Alamat Kantor : Jl. HM Joni 70, Medan

  DATA PENDIDIKAN SD : SD Neg. Sungai Basa TAMAT: tahun 1974 SLTP : SMP Neg. 2 Medan TAMAT: tahun 1979 SLTA : SMA Hang Tuah Belawan TAMAT: tahun 1982 S1 : Matematika USU TAMAT: tahun 1988 S2 : Teknik Informatika USU TAMAT: tahun 2014

  DAFTAR ISI Halaman

  ABSTRAK i

  ABSTRACT ii

  KATA PENGANTAR iii

  RIWAYAT HIDUP v

  DAFTAR ISI vi

  DAFTAR TABEL viii

  DAFTAR GAMBAR x

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Perumusan Masalah

  2

  1.3 Batasan Masalah

  2

  1.4 Tujuan Penelitian

  3

  1.5 Kontribusi Penelitian

  3 BAB 2 LANDASAN TEORI

  4

  2.1 Citra digital

  4

  2.1.1 Ukuran File Citra

  7

  2.1.2 Ruang Warna

  8

  2.2 Sistem Pengolahan Citra

  8

  2.2.1 Definisi Pengolahan Citra

  10

  2.2.2 Operasi Pengolahan Citra

  11

  2.2.3 Pembagian permukaan

  12

  2.3 Formulasi B-spline kuadratik

  13

  2.3.1 Persamaan matriks untuk permukaan spline bikuadratik

  13

  2.4 Interpolasi Warna

  14

  2.5 Spline

  16

  2.6 Spline hirarki

  17

  2.6.1 Ruang B-Spline produk tensor

  17

  2.6.2 Ruang dan domain tersarang

  18

  2.6.3 B-spline basis hirarkis

  18

  2.7 Penghalusan Hirarki Adaptif

  19

  2.8 Matlab untuk pengolahan citra

  20

  2.8.1 Jenis data dan konversi

  20

  2.8.2 Perintah di Matlab untuk pengelolaan citra

  21 BAB 3 METODE PENELITIAN

  23

  3.1 Langkah-Langkah Penelitian

  23

  3.1.1 Proses Perbesaran citra

  23

  3.1.2 Proses pembagian permukaan

  24

  3.2 Formulasi B-spline kuadratik

  26

  3.2.1 Penentuan persamaan matriks spline bikuadratik

  26

  3.2.2 Pengembangan Program Proses Interpolasi dengan Matlab

  27

  3.2.3 Analisis hasil proses dengan Matlab

  30 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

  31

  4.1 Hasil penghalusan

  31

  4.1.1 Proses penghalusan untuk citra pemotretan yang homogen

  31

  4.1.2 Proses penghalusan untuk citra hasil lukisan

  31

  4.1.3 Proses penghalusan untuk citra pemotretan yang heterogen

  32

  4.1.4 Analisis terhadap penghalusan

  33 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

  39

  5.1 Kesimpulan

  39

  5.2 Saran

  39 DAFTAR PUSTAKA

  40 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman

  2.1 Jenis Data dalam Matlab

  20

  2.2 Konversi citra dalam Matlab

  21

  4.1 Sampel nilai komponen warna merah Red dari gambar lukisan

  37

  4.2 Nilai komponen warna merah Red dari hasil pembesaran sebelum di- haluskan

  37

  4.3 Nilai komponen warna merah Red setelah penghalusan pertama

  37

  4.4 Nilai komponen warna merah Red setelah penghalusan kedua

  38 DAFTAR GAMBAR Judul Halaman

  2.1 Array dari piksel keabuan dalam baris dan kolom

  4

  2.2 Array dari piksel dalam koordinat (x, y)

  5

  2.3 Array dari piksel dengan nilai antara 0 (hitam) - 255 (putih)

  6

  2.4 Array dari piksel warna dalam baris dan kolom

  6

  2.5 Citra bunga

  7

  2.6 Model penjumlahan dari RGB

  8

  2.7 Matriks representasi citra dalam RGB

  9

  2.8 Model sistem pengolahan citra

  10

  2.9 Proses dalam pengolahan citra

  11

  2.10 Bikubik

  14

  2.11 Citra RGB dengan kanal Merah, Hijau dan Biru

  15

  2.12 Daerah interpolasi

  15

  2.13 Langkah-langkah interpolasi

  16

  2.14 Mekanisme Model Spline

  16

  2.15 Spline kuadratik di setiap sub interval

  17

  2.16 Domain tersarang untuk hirarki spline

  19

  2.17 Pemilihan fungsi basis dengan prosedur iterasi

  20

  3.1 Skema pixel citra sebelum dan setelah perbesaran

  24

  3.2 Diagram alir proses penghalusan

  25

  3.3 Pengembangan Bikubik

  27

  4.1

  32 Citra berukuran 30 × 30, 75 × 98 dan 205 × 154

  4.2

  33 Citra berukuran 30 × 30 dan 60 × 60

  4.3

  34 Citra berukuran 60 × 60 dari penghalusan pertama dan kedua

  4.4

  35 Citra berukuran 75 × 98 dan perbesarannya 150 × 196

  4.5

  35 Citra berukuran 150 × 196 dari penghalusan pertama dan kedua

  4.6

  36 Citra berukuran 205 × 154 dan perbesarannya 410 × 308

  4.7

  36 Citra berukuran 410 × 308 dari penghalusan pertama dan kedua

  4.8 Sampel citra asli, perbesaran dua kali dan hasil pemrosesan pertama dan kedua

  38