Nama : Afriyanto Afriyanto NIM
: 21110116120028
BAB 1 Pengantar Pengolahan Citra 1. Jelaskan pengertian pengolahan citra digital! Pengertian pengolahan citra digital adalah Secara umum, istilah pengolahan citra digital menyatakan “pemrosesan gambar berdimensiberdimensi-dua melalui komputer digital” (Jain, 1989).Menurut Efford (2000), pengolahan citra adalah istilah umum untuk berbagai teknik yang keberadaannya untuk memanipulasi dan memodifikasi citra dengan berbagai cara.
2. Berikan contoh aplikasi pengolahan citra yang Anda ketahui. Jawab: Contoh aplikasi pengolahan citra yang Saya ketahui adalah pengenalan pola. Pengindraan jarak jauh dan machine vision.
Pengenalan Pola yaitu memisahkan objek dari latar belakang secara otomatis. Ciri objek itu misalnya : warna, bentuk, ukuran dan juga tekstur. Pengindraan Jarak Jauh yaitu tekstur atau warna yang terdapat pada citra dapat digunakan untuk mengidentifikasi objek – objek – objek objek yang terdapat di citra. Machine Vision yaitu sistem yang dapat “melihat” dan “memahami” “memah ami” yang dilihatnya. Mengenali bentuk – bentuk – bentuk bentuk khusus yang dilihat mesin.
3. Apa yang dimaksud dengan Tomografi? Jawab: Tomografi adalah proses untuk menghasilkan citra berdimensi dua dari potongan objek berdimensi tiga dari sejumlah hasil pemindaian satu-dimensi. Tomografi biasanya digunakan dalam dunia kedokteran sebagai CT Scan (Computed Tomography Scan) Scan) atau CAT Scan (Computerized Axial Tomography Axial Tomography Scan) Scan) yang dipakai untuk melihat potongan atau penampang bagian tubuh manusia.
4. Apa peran filter notch? notch? Jawab: Peran filter notch adalah notch adalah untuk membersihkan derau pada citra.
5. Apa yang dimaksud batas objek? Apa kegunaannya?
Jawab: Batas objek adalah batas yang terdapat dalam objek, dalam hal ini yang dimaksud adalah bagian tepi objek. Penemuan batas objek be rguna untuk mengenali suatu objek dalam citra.
6. Jelaskan pengertian segmentasi. Pengertian segmentasi adalah pemisahan objek dalam citra terhadap latarbelakang.
BAB 3 Pengenalan Piksel dan Histogram 1. Jelaskan yang dimaksud operasi piksel. Jawab: Pada pengolahan citra terdapat istilah operasi piksel atau kadang disebut operasi piksel-ke-piksel.Operasi piksel adalah operasi pengolahan citra yang memetakan hubungan setiap piksel yang bergantung pada piksel itu sendiri. Jika f(y, x) menyatakan nilai sebuah piksel pada citra f dan g(y, x) menyatakan piksel hasil pengolahan dari f(y, x), hubungannya dapat dinyatakan dengan (, ) = ((, )). Dalam hal ini, T menyatakan fungsi atau macam operasi yang dikenakan terhadap piksel f(y, x).
2. Jelaskan pengertian histogram citra. Jawab: Histogram citra merupakan diagram yang menggambarkan frekuensi setiap nilai intensitas yang muncul di seluruh piksel citra.Nilai yang besar menyatakan bahwa piksel piksel yang mempunyai intensitas tersebut sangat banyak.
3. Terdapat citra 4x4 dengan rincian nilai kecerahan piksel seperti berikut. 7
7
7
7
6
5
5
6
5
5
5
5
2
4
0
1
Aras keabuan sebanyak 8 buah. Bagaimana histogram citra tersebut dalam bentuk angka?
4. Apa bedanya histogram citra asli dengan histogram citra yang ternormalisasi? Terapkan histogram ternormalisasi untuk citra pada soal 3.
Jawab: Pada pengolahan citra terkadang dijumpai istilah histogram ternormalisasi. Artinya, nilai histogram dibagi dengan jumlah piksel dalam citra, sehingga menjadi angkaangka pecahan bernilai kurang dari satu dan jumlah totalnya satu.
5. Apakah histogram dapat dipakai untuk mengenali objek yang terkandung dalam citra secara langsung? Jelaskan! Jawab: tidak, hal itu dikarenakan histogram tidak mencerminkan susunan posisi warna piksel di dalam citra. Sebagai contoh, Gambar di bawah memperlihatkan empat buah citra yang memiliki histogram yang sama, tetapi bentuk masing-masing jauh berbeda. Dengan demikian, histogram tidak memberikan petunjuk apapun tentang bentuk yang terkandung dalam keempat citra tersebut.
6. Jelaskan yang dimaksud dengan citra dengan kontras yang rendah. Apakah efeknya? Jawab: suatu citra berskala keabuan dikatakan memiliki kontras rendah apabila distribusi warna cenderung pada jangkauan aras keabuan yang sempit. Hal ini terjadi karena kondisi pencahayaan yang jelek maupun tidak seragam yang disebablan oleh sensor-sensor penangkap citra yang tidak linear. Efeknya adalah citra akan cenderung berwarna keabuan menuju warna gelap 7. Jelaskan bahwa peningkatan kecerahan melalui rumus (, ) = (, ) + tidak memberikan efek peregangan kontras. Jawab: hal ini dikarenakan konstanta hanya meningkatkan nilai kecerahan semua piksel sebesar nilai konstanta tersebut. Jika dilihat melalui histogram, peningkatan kecerahan sebenarnya berefek pada penggeseran komposisi intensitas piksel ke kanan bila β berupa bilangan positif atau ke kiri jika β berupa bilangan negative. Sementara, peregangan kontras tidak dipengaruhi oleh konstanta β. Kontras dalam suatu citra menyatakan
distribusi warna terang dan warna gelap. Suatu citra berskala keabuan dikatakan memiliki kontras rendah apabila distribusi warna cenderung pada jangkauan aras keabuan yang sempit. Sebaliknya, citra mempunyai kontras tinggi apabila jangkauan aras keabuan lebih terdistribusi secara melebar.Kontras dapat diukur berdasarkan perbedaan antara nilai intensitas tertinggi dan nilai intensitas terendah yang menyusun piksel-piksel dalam citra.
8. Jelaskan bahwa dengan menggunakan peningkatan kecerahan saja, warna hitam justru menjadi tidak tegas lagi.
9. Suatu citra berskala keabuan memiliki nilai aras keabuan terendah berupa a dan nilai aras keabuan tertinggi sebesar b. Bagaimana cara meregangkan kontras pada citra agar aras keabuan terendah berupa 0 dan nilai aras keabuan tertinggi berupa 255? Jawab: Agar distribusi intensitas piksel berubah perlu dilakukan peregangan kontras. Hal ini dilaksanakan dengan menggunakan rumus (, ) = (, ) Berdasarkan rumus ini, kontras akan naik kalau α > 1 dan kontras akan turun kalau α < 1. Agar nilai a menjadi 0, maka (, ) = * a = 0. Sementara itu, nilai b menjadi 255, maka (, ) = * b = 255.
10. Terangkan proses untuk membentuk film negatif berdasarkan suatu citra.
11. Apa sebenarnya tujuan penggunaan fungsi logaritmik alami dalam operasi piksel?
12. Berdasarkan Tabel 3.1, berapa jumlah piksel untuk setiap aras keabuan (0 sampai dengan 7) setelah ekualisasi histogram dilakukan. 13. Buatlah suatu program yang dapat digunakan untuk meregangkan kontras dari suatu citra sehingga nilai aras keabuan terendah pada aras 0 dan nilai aras keabuan tertinggi dalam histogramnya akan diletakkan pada aras 255. Rumus yang dapat dipakai: (, ) = ((, ) − terendah)
255
− ℎ
dengan i menyatakan intensitas. Gambar berikut menunjukkan skema konversinya.
Soal Tambahan Gambarkan dengan sketsa bagaimana kecenderungan bentuk histogram untuk jenis-jenis citra yang ada pada tabel berikut. No Jenis Citra 1
Bentuk Histogram
Contoh: citra dengan histogram bimodal cenderung gelap
2
0
255
0
255
citra dengan histogram bimodal cenderung terang, berkontras rendah
3
Citra dengan histogram unimodal dengan puncak pada intensitas abu-abu muda (=175), namun secara umum wilayah citra cenderung gelap 0
4
175
255
Citra biner, dengan komposisi piksel antara nilai hitam adalah tiga kali lipat daripada nilai putihnya
Gambarkan histogram citra 7x7 dengan rincian nilai ke cerahan piksel dinyatakan sebagai berikut. Nilai piksel dinyatakan dalam resolusi 4-bit. Buatlah sumbu-x dalam nilai-nilai maksimum menyesuaikan resolusi tersebut. 0
10 10 3
7
8
0 4
6
12
9
10 13 5
12
2
3
10 1
3
1
2
3
15 4 7
2
11 13 13
11 13 2
15 4
7
4
4
2
4
1
5
8
9
14 15 6
10 6
Suatu citra berskala keabuan memiliki nilai aras keabuan terendah berupa 20 dan nilai aras keabuan tertinggi sebesar 150. Peregangan kontras (contrast stretching ) pada citra dilakukan agar aras keabuan terendah berupa 15 dan nilai aras keabuan tertinggi berupa 250. Lengkapi tabel nilai kecerahan berikut ini untuk menunjukkan proses peregangan kontras tersebut. (Catatan: bulatkan hasilnya ke satuan terdekat) No Nilai intensitas sebelum Nilai intensitas sesudah peregangan kontras
peregangan kontras
1
20
15
2
150
250
3
100
160
4
135
223
5
30
33
Penyelesaian: f 1 = 20
g1 = 15
f 2 =150
g2 = 250
g(x,y) = g1 +
2−1 2−1
3) g(x,y) = 15 + 4) g(x,y) = 15 + 5) g(x,y) = 15 +
[f(x,y) – f 1]
250−15 150−20 250−15 150−20 250−15 150−20
(100-20) = 15 +144,62 = 159,62 ≈ 160 (135-20) = 15 + 207,88 = 222,88 ≈ 223 (30-20) = 15 + 18,08 = 33,08 ≈ 33
TUGAS 3
1. Apa maksud 4-ketetanggan dan 8-ketetanggan? Jawab:
Pada 4-ketetanggan, T1, T2, T3, dan T4 merupakan tetangga terdekat piksel P. Pada 8ketetanggan, tetangga piksel P yaitu piksel-piksel yang berada disekitar P. Totalnya sebanyak 8 buah. Bila P mempunyai koordinat (b, k) dengan b baris dan k kolom,hubungan piksel tetangga terhadap P sebagai berikut. 1) Pada 4-ketetanggaan
2) Pada 8-ketetanggaan
2. Menurut pengamatan Anda, apa yang membedakan pemrosesan berikut kalau dilihat hasilnya secara visual?
Filter batas
Filter pererataan
Filter median
Jawab: Filter Batas:
putih
Terlihat bahwa bintik-bintik
pada
citra
mobil.png
dihilangkan.Namun,
kalau
dapat
diperhatikan
dengan saksama, operasi tersebut juga mengaburkan citra.Pada citra boneka2.png, derau malah diperkuat. Artinya, filter itu tidak
cocok
digunakan
untuk
menghilangkan jenis derau yang terdapat pada citra tersebut.
Filter
Perataan:
filter
batas,
pererataan
Dibandingkan dengan
hasil
tidak
pemrosesan
menghilangkan
filter bintik-
bintik putih pada citra mobil, tetapi hanya agak menyamarkan. Pada citra boneka2.png, derau lebih dihaluskan.
Filter Median :
Filter ini dapat dipakai untuk menghilangkan derau bintik-bintik. Hasilnya terlihat bahwa derau dapat dihilangkan, tetapi detail
pada
citra tetap dipertahankan.Namun, hal ini tentu saja
didapat
dengan
tambahan
beban
komputasi “pengurutan”.
3. Jelaskan bahwa konvolusi dengan cadar sesungguhnya sama dengan penggunaan filter pererataan. Jawab: Secara umum, proses penapisan di kawasan ruang ( space domain), sebagai alternatif di kawasan frekuensi, dilaksanakan melalui operasi konvolusi.Operasi ini dilakukan dengan menumpangkan suatu jendela (kernel) yang berisi angkaangka pengali pada setiap piksel yang ditimpali.Kemudian, nilai rerata diambil dari hasil-hasil kali tersebut. Khusus bila angka-angka pengali tersebut semua adalah 1, hasil yang didapat sama saja dengan filter pererataan.
4. Bagaimana bentuk kernel yang berguna untuk filter pererataan yang berukuran 5x5, 7 x 7, dan 9x9? Jawab: 5. Jelaskan pengertian konvolusi. Jawab: Konvolusi seringkali dilibatkan dalam operasi ketetanggaan piksel.Konvolusi pada citra sering disebut sebagai konvolusi dua-dimensi (konvolusi 2D). Konvolusi 2D didefinisikan sebagai proses untuk memperoleh suatu piksel didasarkan pada nilai piksel itu sendiri dan tetangganya, dengan melibatkan suatu matriks yang disebut kernel yang merepresentasikan pembobotan.
6. Apa kegunaan konvolusi yang memecah kernel h menjadi dua buah vektor? Jawab:
Komputasi pada konvolusi dapat menjadi lama jika ukuran kernel membesar. Untuk kernel dengan ukuran nxn, proses konvolusi akan dilakukan nxn kali. Kalau dinyatakan dengan ukuran Big O, prosesnya memerlukan O(n2). Untuk mempercepat komputasi, perlu dicari solusi yang proses komputasinya kurang dari O(n2). Hal ini dapat dilakukan dengan memecah kernel yang berupa matriks menjadi dua buah vektor.
7. Terdapat kernel seperti berikut.
1/9
Jika dikenakan pada citra yang berisi data seperti disampingnya, berapa hasil pada posisi yang diarsir abu-abu? Jawab: g(x, y) =1/9 x 10 + 1/9 x 20 + 1/9 x 10 + 1/9 x 20 +1/9 x 10 + 1/9 x 20 + 1/9 x 10 + 1/9 x20+ 1/9 x 10 = 1/9x(130) = 14,44 (ambil angka pembulatan) = 14 Maka,10 diganti menjadi 14.
8. Bagaimana caranya agar citra menjadi kabur? Jawab: Efek pengaburan citra dapat ditingkatkan dengan menaikkan ukuran kernel.Rahasia kernel yang digunakan untuk keperluan mengaburkan citra seperti berikut: 1. Tinggi dan lebar kernel ganjil. 2. Bobot dalam kernel bersifat simetris terhadap piksel pusat. 3. Semua bobot bernilai positif. 4. Jumlah keseluruhan bobot sebesar satu.
9. Bagaimana caranya kalau yang ingin didapatkan adalah tepi objek? Jawab: Caranya adalah dengan menggunakan Filter lolos-Tinggi(high-pass filter ) karena filter ini adalah Filter lolos-tinggi adalah filter yang ditujukan untuk melewatkan frekuensi tinggi dan menghalangi yang berfrekuensi rendah. Hal ini biasa dipakai untuk men dapatkan tepi objek dalam citra atau menajamkan citra.
10. Apa yang dimaksud dengan frekuensi spasial? Jawab: Definisi di Wikipedia menyatakan bahwa frekuensi spasial adalah karakteristik sebarang struktur yang bersifat periodis sepanjang posisi dalam ruang.Frekuensi spasial adalah ukuran seberapa sering struktur muncul berulang dalam satu satuan jarak. Frekuensi spasial pada citra menunjukkan seberapa sering suatu perubahan araskeabuan terjadi dari suatu posisi ke posisi berikutnya.
11. Apa kegunaan filter lolos-rendah? Jawab: Yaitu meloloskan yang berfrekuensi rendah dan menghilangkan yang berfrekuensi tinggi. Efek filter ini membuat perubahan aras keabuan menjadi lebih lembut. Filter ini berguna untuk menghaluskan derau atau untuk kepentingan interpolasi tepi objek dalam citra.
12. Bagaimana halnya dengan filter lolos-tinggi. Jawab: Ditujukan untuk melewatkan frekuensi tinggi dan menghalangi yang berfrekuensi rendah. Hal ini biasa dipakai untuk mendapatkan tepi objek dalam citra atau menajamkan citra.
13. Berapa nilai c pada kernel berikut agar dapat bertindak sebagai filter high boost ?
Jawab: c > 12; misalnya 13,14,15
14. Cobalah untuk menguji tiga kernel yang digunakan dalam filter lolos-tinggi terhadap sejumlah gambar. Jawab: 15. Jelaskan pengertian filter linear dan nonlinear. Berikan contoh masing-masing. Jawab: Filter disebut sebagai filter linear jika dalam melakukan penapisan melibatkan piksel dengan cara linear. Contoh filter linear yaitu filter pererataan. Filter-filter linear yang lain: filter Gaussian filter topi Mexico ( Laplacian) Filter nonlinear adalah filter yang bekerja tidak memakai fungsi linear. Filter batas dan filter median merupakan contoh filter nonlinear.
16. Dengan Jawab:
menggunakan
pendekatan
bernilai 1, buatlah filter i berukuran 7x7.
