Upload
hoangbao
View
228
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Copyright @ 2007 by emy 2
SISTEM VISUAL MANUSIA DAN PEMBENTUKAN CITRA
2
Copyright @ 2007 by emy 3
Kompetensi
Mampu memahami proses pembentukancitra oleh sensor mataMampu menjelaskan proses perekamcitraMampu menjelaskan pengertian citradigital
Copyright @ 2007 by emy 4
Model Citra
Citra ada 2 macam :• Citra kontinyu
• Dihasilkan dari sistem optik yg menerima sinyal analog. Contoh : mata manusia, kamera analog
• Citra Diskrit / Citra digital• Dihasilkan melalui proses digitalisasi terhadap citra
kontinyu. Contoh : kamera digital, scanner
3
Copyright @ 2007 by emy 5
Sistem Visual Manusia
Pembentukan Citra oleh Sensor Mata• Intensitas cahaya ditangkap oleh diagram iris dan
diteruskan ke bagian retina mata.• Bayangan obyek pada retina mata dibentuk
dengan mengikuti konsep sistem optik dimanafokus lensa terletak antara retina dan lensa mata.
• Mata dan syaraf otak dapat menginterpretasibayangan yang merupakan obyek pada posisiterbalik.
Copyright @ 2007 by emy 6
A cross section of the human eye
(Gonzalez & Woods, 1992)
Retina
Blind Spot Fovea
Iris
Lens
Visual Axis
Cornea
4
Copyright @ 2007 by emy 7
Sistem Visual ManusiaSistem Visual ManusiaSubjective brightness• Merupakan tingkat kecemerlangan yang dapat ditangkap
sistem visual manusia;• Merupakan fungsi logaritmik dari intensitas cahaya yang
masuk ke mata manusia;• Mempunyai daerah intensitas yang bergerak dari ambang
scotopic (redup) ke ambang photocopic (terang).Brightness adaption• Merupakan fenomena penyesuaian mata manusia dalam
membedakan gradasi tingkat kecemerlangan;• Batas daerah tingkat kecemerlangan yang mampu dibedakan
secara sekaligus oleh mata manusia lebih kecil dibandingkandengan daerah tingkat kecemerlangan sebenarnya.
Copyright @ 2007 by emy 8
Sistem Visual ManusiaSistem Visual Manusia
Kepekaan dalam pembedaan tingkat kecemerlangan merupakanfungsi yang tidak sederhana, namun dapat dijelaskan antara lain dengan dua fenomena berikut:Mach Band (ditemukan oleh Ernst Mach): pita tengah bagian kiri kelihatan lebih terang dari bagian kanan.
Simultaneous Contrast: kotak kecildisebelah kiri kelihatan lebih gelap dari kotak kecil disebelahkanan, padahal intensitasnya sama tapi intensitas latar belakangberbeda. Hal sama terjadi bila kertas putih di meja kelihatan lebihputih daripada kertas sama diarahkan ke sinar matahari.
5
Copyright @ 2007 by emy 9
Data AcquisitionData Acquisition
Sistem Perekaman Citra• Citra yang diperoleh tergantung:
• karakteristik dari obyek yang direkam;• kondisi variabel dari sistem perekaman;
• Citra merupakan gambaran tentang karakteristik suatu obyekmenurut kondisi variabel tertentu;
• Contoh: • bandingkan hasil foto manusia dengan kamera / sensor
optik dan dengan sensor sinar X (kondisi variabel sistemberbeda);
• bandingkan hasil foto pemandangan di tepi laut dan didaerah pegunungan (karakteristik obyek berbeda).
Copyright @ 2007 by emy 10
Komponen SistemPengolahan Citra Dijital
(Gonzalez & Woods, 1992)
6
Copyright @ 2007 by emy 11
Elemen SistemPemrosesan Citra Digital
Komputer Digital• Yg digunakan pd sistem pemroses citra dpt bervariasi dari
komputer mikro sampai komputer besar yg mampumelakukan bermacam-macam fungsi pada citra digital resolusi tiggi
Pembentukan Citra• Sensor yang sensitif terhadap gelombang EM
menghasilkan sinyal listrik sesuai dengan enersi yang diterima. Analog-to-Digital Converter / Digitizer akanmengubah sinyal listrik tersebut menjadi bentuk dijital.
• Scanner yang menerima masukan dalam bentuk analog(dokumen, peta, foto) akan mengubah menjadi data dalam bentuk dijital.
Copyright @ 2007 by emy 12
Elemen SistemPengolahan Citra DigitalElemen SistemPengolahan Citra DigitalPemrosesan Citra dan Komunikasi• Data citra berukuran besar (perlu tempat simpan yang besar
serta waktu proses yang lama). • Issue penting pada komunikasi: kompresi citra.• Issue penting pada pemrosesan citra: proses paralel.
Piranti tampilan• Berfungsi mengkonversi matrik intensitas yg merepresentasikan
citra ke tampilan yg dapat diinterpretasikan oleh mata manusia• Contoh :
• Dalam bentuk softcopy (layar peraga / monitor).• Dalam bentuk hardcopy (printer, film writer, plotter).
7
Copyright @ 2007 by emy 13
Elemen Fungsi DasarSistem Pengolahan CitraElemen Fungsi DasarSistem Pengolahan Citra
Media penyimpanan• Piranti yg mempunyai kapasitas memori yg besar
sehingga dpt gambar dapat disimpan secarapermanen agar dapat diproses lagi pada waktuyang lain.
Penyimpanan Citra• Penyimpanan jangka pendek (sedang diproses):
memory• Penyimpanan on-line (siap dipakai): disk magnetik• Penyimpanan arsip: pita atau disk magnetik, CD
Copyright @ 2007 by emy 14
Elemen-elemenSistem Analisis CitraElemen-elemenSistem Analisis Citra
(Gonzalez & Woods, 1992)
8
Copyright @ 2007 by emy 15
PengertianSensor Aktif dan PasifPengertianSensor Aktif dan Pasif
Sensor Pasif• Sistem sensor yang merekam data obyek tanpa mengirimkan
enersi, sumber enersi bisa dalam bentuk sinar matahari, sinarlampu, dlsb.nya;
• Contoh: sensor optik dari kamera foto, sensor optik padasistem inderaja.
Sensor Aktif• Sistem sensor yang merekam data obyek mengirimkan dan
menerima pantulan dari enersi yang dikirim ke arah obyek, enersi yang dikirim bisa berupa gelombang pendek, sinar X, dlsb.nya;
• Contoh: sensor Rontgen untuk foto thorax, sensor gelombangpendek pada sistem radar, sensor ultrasound pada sistemUSG.
Copyright @ 2007 by emy 16
Sensor Pasif Optik danSensor Aktif RadarSensor Pasif Optik danSensor Aktif Radar
Optical Sensor / Passive Sensor:
Landsat TM (Land Satellite) - USA, 1982
Landsat MSS - USA, 1984
SPOT (Systeme Probatoire d’Observation
de la Terre) - French, 1986/1990
Radar Sensor / Active Sensor:
ERS-1 (First European Remote Sensing Satellite) -ESA, 1991
FUYO-1 (JERS-1) - Japan, 1992
Radarsat (Radar Satellite) - Canada, 1995
9
Copyright @ 2007 by emy 17
PengertianCitra Dijital
Posisi koordinat pada bidang citra mengacu pd bentuk koordinatkartesian, Citra dijital merupakan fungsi intensitas cahaya f(x,y), dimana harga x dan y merupakan koordinat spasial dan harga fungsitersebut pada setiap titik (x,y) merupakan tingkat kecemerlangan citrapada titik tersebut;Karena cahaya merupakan bentuk energi, maka intensitas cahayabernilai antara 0 s.d tak terhingga
0 ≤ f(x,y) < ∞
Copyright @ 2007 by emy 18
PengertianCitra Dijital
Nilai f(x,y) sebenarnya adalah hasil kali dari :• i(x,y) = jumlah cahaya yg berasal dari sumbernya
(illumination), nilainya antara 0 s.d tak terhingga• r(x,y) = derajad kemampuan obyek memantukan
cahaya (reflection) nilainya antara 0 dan 1Jadi
f(x,y) = i(x,y) . r(x,y)Yg dalam hal ini• 0 ≤ i(x,y) < ∞• 0 ≤ r(x,y) ≤ 1
10
Copyright @ 2007 by emy 19
PengertianCitra DijitalPengertianCitra Dijital
• Citra dijital adalah citra f(x,y) dimana dilakukandiskritisasi koordinat spasial (sampling) dandiskritisasi tingkat kecemerlangannya/keabuan(kwantisasi);
Copyright @ 2007 by emy 20
PengertianCitra DijitalPengertianCitra Dijital
Sampler
Citra kontinue Citra dijital Matriks citra dengan obyekangka 5
Resolusi spasial : Resolusi kecemerlangan :Tinggi (16 x 16) Rendah (8 x 8) Tinggi (4)
Rendah (2)
11
Copyright @ 2007 by emy 21
Proses PembentukanIntensitas Cahaya
Sumber cahaya menyinari permukaan objek.Jumlah pancaran cahaya yg diterima objek pd koordinat (x,y) adlhi(x,y).Objek memantulkan cahaya yg diterimanya dgn derajad pantulanr(x,y).Hasil kali antara i(x,y) dan r(x,y) menyatakan intensitas cahaya pd koordinat (x,y) yg ditangkap oleh sensor visual pd sistem optik
Permukaan
i(x,y)
Normal
f(x,y)
α
Copyright @ 2007 by emy 22
PembentukanIntensitas Cahaya
Nilai i(x,y) ditentukan oleh sumber cahaya• Pada hari cerah, matahari menghasilkan iluminasi i(x,y)
sekitar 9000 foot candles• Pada hari mendung, matahari menghasilkan iluminasi
i(x,y) sekitar 1000 foot candles• Pada malam bulan purnama, sinar bulan menghasilkan
iluminasi i(x,y) sekitar 0.01 foot candlesNilai r(x,y) ditentukan oleh karakteristik objekdidalam gambar• Benda hitam mempunyai r(x,y) = 0.01• Dinding putih mempunyai r(x,y) = 0.8• Benda logam dari stainlessteel mempunyai r(x,y) = 0.65• Salju mempunyai r(x,y) = 0.93
12
Copyright @ 2007 by emy 23
PembentukanIntensitas Cahaya
Intensitas f dari gambar hitam putih pd titik(x,y) disebut derajad keabuan (grey level)Dlm hal ini derajad keabuannya bergerak darihitam ke putihSkala keabuan (lmin, lmax), atau biasanyaditulis [0,L], dimana nilai intensitas 0 menyatakan hitam dan L menyatakanintensitas putihCitra hitam pituh disebut citra satu kanal, sedangkan citra berwarna disebut spektralkarena tersususn dlm 3 komponen.
Copyright @ 2007 by emy 24
Digitalisasi CitraDigitalisasi : representasi citra dari fungsi malar(kontinyu) menjadi nilai-nilai diskrit.Pada umumya citra digital berbentuk empat persegipanjang, dan dimensi ukurannya dinyatakan sebagaitinggi x lebarCitra digital yg berukuran N x M lazim dinyatakandengan matriks yg berukuran N baris dan M kolom.Indeks baris (i) dan indeks kolom (j) menyatakan suatukoordinat titik pada citra, sedangkan f(I,j) merupakanintensitas (derajad keabuan) pd titik (i,j)Proses digitalisasi ada 2:• Digitalisasi spasial(x,y) sering disebut sbg sampling• Digitalisasi intensitas f(x,y) sering disebut sebagai
kuantisasi
13
Copyright @ 2007 by emy 25
Digitalisasi Spasial
Citra kontinyu disampling pada grid-grid yg berbentukbujur sangkar (kisi-kisi dlm arah horizontal dan vertikal)Titik asal (0,0) pd gambar berada pada sudut kiri bawah, sedangkan penomoran piksel (0,0) pd matrik diulai darisudut kiri atasContoh ukuran sampling 256 x 256 piksel, 128 x 256 piksel
Citra Kontinyu
Sampling
Citra Digital
Copyright @ 2007 by emy 26
Digitalisasi Spasial
Pembagian gambar menjadi ukuran tertentumenentukan resolusi (yaitu derajad rincian ygdpt dilihat) spasial yg diperoleh.Semakin tinggi resolusi yg berarti semakinkecil ukuran piksel (semakin banyak jmlpiksel) semakin halus gambar yg diperolehkrn informasi yg hilang akibatpengelompokkan derajad keabuan pd sampling semakin kecil.
14
Copyright @ 2007 by emy 27
DigitalisasiIntensitas
Proses digitalisasi intensitas /kuantisasi membagi skalakeabuan (0,L) menjadi G buah level yg dinyatakandengan harga bilangan bulat (integer).Biasanya nilai G adalah perpangkatan dari 2 (2m)
Dimana : G: derajad keabuanm : bilangan bulat positif
Contoh : citra hitam putih dikuantisasi pada 256 level danmembutuhkan 1 byte (8 bit) untuk merepresentasikansetiap piksel.Penyimpanan citra digital yg disampling menjadi N x M buah piksel dan dikuantisasi menjadi G = 2m level derajadkeabuan membutuhkan memori N x M x m
Copyright @ 2007 by emy 28
PEMROGRAMAN CITRA MENGGUNAKAN MATLAB
15
Copyright @ 2007 by emy 29
Beberapa Bagian dari Window Matlab
Current Directory• menampilkan isi dari direktori kerja saat
menggunakan matlab.Command History• berfungsi untuk menyimpan perintah-perintah
apa saja yang sebelumnya dilakukan oleh pengguna terhadap matlab.
Command Window• tempat untuk menjalankan fungsi,
mendeklarasikan variable, menjalankan proses-proses , serta melihat isi variable.
Workspace• berfungsi untuk menampilkan seluruh
variabel-variabel yang sedang aktif pada saat pemakaian matlab.
Copyright @ 2007 by emy 30
Getting HelpMatlab menyediakan fungsi help yang tidak berisikan tutorial lengkap mengenai Matlab dan segala keunggulannya. User dapat menjalankan fungsi ini dengan menekan tombol pada toolbar atau menulis perintah ‘helpwin’ pada command window. Matlab juga menyediakan fungsi demos yang berisikan video tutorial matlab serta contoh-contoh program yang bisadibuat dengan matlab
16
Copyright @ 2007 by emy 31
Variabel Pada Matlab
Matlab hanya memiliki dua jenis tipe data yaitu• Numeric dan• String.
Dalam matlab setiap variabel akan disimpandalam bentuk matrik. User dapat langsung menuliskan variabelbaru tanpa harus mendeklarasikannyaterlebih dahulu pada command window
Copyright @ 2007 by emy 32
Variabel Pada Matlab
Penamaan variabel padamatlab bersifat caseSensitifkarena itu perlu diperhatikanpenggunaan huruf besar dankecil pada penamaanvariabel. Apabila terdapat variabellama dengan nama yang sama maka matlab secaraotomatis akan me-replace variabel lama tersebutdengan variabel baru yang dibuat user.
17
Copyright @ 2007 by emy 33
MATRIKS
Didalam matlab setiap data akan disimpan dalam bentukmatriks.Dalam membuat suatu data matriks pada matlab, setiapisi data harus dimulai darikurung siku ‘[‘ dan diakhiridengan kurung siku tutup ‘]’. Untuk membuat variabeldengan data yang terdiribeberapa baris, gunakantanda ‘titik koma’ (;) untukmemisahkan data tiapbarisnya.
Copyright @ 2007 by emy 34
Matriks Khusus
Untuk pemanggilan data berurutan seperti a(1,2,3) dapat disingkat dengan menggunakan tanda titik dua‘:’ sehingga menjadi a(1:2). Penggunaan tanda titik dua ‘:’ juga dapat digunakanuntuk memanggil data matriks perbaris atauperkolom.Contoh penggunaan:
• c(2:5) = memanggil data matrik baris 2 sampai baris 5• a(1,:) = memanggil data matriks pada baris pertama• b(:,3) = memanggil data matris pada kolom ketiga
18
Copyright @ 2007 by emy 35
Manipulasi Matriks
Beberapa fungsi untuk memanipulasi matrik yang umum digunakanuntuk menyelesaikan sistem persamaan linier, metode simplek, dllFungsinya diantaranya :• Transpose matrik : ‘• Ordo matriks A : size(A) • Ordo dari vektor A : [m,n] = size(A)• Invers matriks A : inv(A)• Menjumlahkan elemen diagonal matrik A = trace(A)• Menjumlahkan elemen kolom pd matrik A= sum(A) atau sum(A,1)• Menjumlahkan elemen baris pd matrik A = sum(A,2)• Mengurutkan elemen kolom matrika A = sort(A) atau sort(A,1)• Mengurutkan elemen baris matrika A = sort(A) atau sort(A,2)• Menguji kesamaan matrik A dan B = isequal(A,B)
Copyright @ 2007 by emy 36
Mengakses Elemen Matrik
elemen matriks dapat diakses satu persatu maupunperbaris atau kolomUntuk mengakses sebuah elemen matriks dapat dilakukandengan menyebutkan posisi baris dan kolomnya, contoh• A(3,4)
Untuk mengakses seluruh elemen dalam satu baris ataukolom dengan menggunakan ttk dua (:)• Untuk menghasilkan tampilan data matrik pada baris ke m =
A(m,:)• Untuk menghasilkan tampilan data matrik mulai baris
tertentu pada kolom ke n = A(2:m , n)Untuk menghapus baris/kolom matrik menggunakantanda [ ]
19
Copyright @ 2007 by emy 37
OUTPUTPerintah disp• Sintaks :
disp(nama_variabel)• Argumen perintah disp
adalah tunggal, sehingga apabila akanmemuncukanbeberapa tampilanmaka harus dituliskanperintah dispberulang-ulang
Contoh :
Copyright @ 2007 by emy 38
OUTPUTSyarat digunakannya disp , isi didalamnya harusmerupakan strings, jadi jika ingin menampilkan sebuahangka terlebih dahulu dirubah kedalam bentuk strings dengan menggunakan function num2str( ).Contoh :
20
Copyright @ 2007 by emy 39
OUTPUT
Perintah fprintf• Sintaks : fprintf(format, A, ……..)• Format adalah bentuk penulisan yg akan
ditampilkan dilayar seperti jumlah angkadesimal, tab, lebar karakter, penulisan di barisbaru, dll
• A adalah nama variabel yg isinya akandicetak di layar
Copyright @ 2007 by emy 40
KONVERSI KARAKTER
\n
\f\b
‘%i’‘%f’‘%e’‘%d’‘%c’
KONVERSI
Penulisan dituliskan pada baris baru
Formfeed(penulisan diteruskan dalambaris yg sama
BackspaceNotasi desimal dengan tanda +/-Notasi titik tetap (fixed point)Notasi eksponensialNotasi desimal dengan tanda +/-Karakter tunggal
KETERANGAN
21
Copyright @ 2007 by emy 41
INPUTUntuk membaca data dari keyboard, gunakanperintah INPUTBentuk Umumnya :
Nama_variabel = input (‘teks’)
Apabila di run akan muncul di layar command window teks dan menunggu inputan dari user yg diakhiri dengan penekanan tombol enter, apabila langsung dienter maka teks akanberisi matriks kosong
Copyright @ 2007 by emy 42
INPUT
22
Copyright @ 2007 by emy 43
Contoh Untuk PemrosesanCitra
Image dibagi kedalam 2 bagian yaitu:• Image warna• Image kelabu/grayscale
Membaca Data Citra• Tulis perintah di command window
>> Citra=imread(‘D:\Gambar\peppers.bmp’);
Untuk mengetahui ukuran image tulisperintah:
>>size(Citra)
Copyright @ 2007 by emy 44
Membaca Data CitraUntuk menampilkan sebagian data citra, perintahnya:
>> citra_sebagian= citra(1:10,1:10)>> imshow(citra_sebagian)
23
Copyright @ 2007 by emy 45
Menyimpan CitraPerintahnya :• imwrite(X,map,’nama citra’)
Mengubah ukuran citra :• imresize(variabel penampung citra,ukuran
perbesaran/pengecilan)Perintah merotasi• Variabel penampung= imrotate(variael citra,ukuran
derajad perputaran,’nama citra’)Croping gambar• Imcrop(variabel penampung citra)
Copyright @ 2007 by emy 46
MEMBENTUK M-FILE
Dengan M-File dapat memberikan kontrol lebihbanyak diandingkan dengan command line• Percabangan• Perulangan, dll
Struktur mirip bhs C atau Pascal yg membagiprogram dalam blok program berupa fungsi-fungsiTiap fungsi dapat memanggil fungsi yang lain
24
Copyright @ 2007 by emy 47
MEMBUKA JENDELA M-FILE
Melalui menu File – New – M File atauMenekan tombol Ctrl-N
Copyright @ 2007 by emy 48
BAGIAN-BAGIAN FUNGSI DALAM MATLAB
Definisi Fungsi• Di dalam M File, kita dapat menuliskan fungsi-
fungsi yang berisikan berbagai operasi sehinggamenghasilkan data yang diinginkan.
• BU : Function <argumen keluaran> = <nama fungsi>(argumen masukan)
25
Copyright @ 2007 by emy 49
CONTOH PENGGUNAAN FUNGSI
Copyright @ 2007 by emy 50
IF, ELSE, ElSEIFBentuk UmumPenulisan statemenif
26
Copyright @ 2007 by emy 51
SWITCHBentuk umumnya
Copyright @ 2007 by emy 52
LOOP FORLoop for memungkinkan sekelompok perintah diulang sebanyak suatu jumlah yang tetapBU :
Default dari nilai increment (penambahan nilaisetiap perulangan) jika tidak ditentukan olehuser adalah 1.
27
Copyright @ 2007 by emy 53
Loop ForContoh :
Biasanya loop for dapat dibuat sehingga berada dalam loop for yang lain sebanyak yang diinginkanContoh :
for i=1:10 for j=1:5
U(i,j)=i^2+j^2; end
end
Copyright @ 2007 by emy 54
WHILE
Statement while digunakan untuk alirandata yang bersifat perulangan.Loop while mengerjakan sekelompok perintah yang diulang secara tidak terbatas. Bentuk dasar penggunaan while
28
Copyright @ 2007 by emy 55
WHILE
Contoh Penggunaan
Hasil setelah dijalankan
Copyright @ 2007 by emy 56
LatihanSebutkan perbedaan input dan output dari proses-prosespengolahan citra digital, komputer grafik, dan data processingApa perbedaan sampling dan kuantisasi dalam citraBila citra gray scale dengan ukuran 320 x 240 pixel danderajad keabuan 256, berapakah sampling dan kuantisasipada citra tersebutBerdasarkan teknik pengambilannya, sebutkan jenis-jeniscitra yang saudara kenalJelaskan tiga tahap dalam pengolahan citra dan apacontoh dari masing tahap tersebut
29