PERANCANGAN DAN PEMBUATAN APLIKASI UNTUK

MEMPERBAIKI CITRA DIGITAL

1. Pendahuluan

Citra / gambar merupakan hal yang vital dan menjadi bagian integral dari

kehidupan sehari-hari. Pada kepentingan tertentu, citra (gambar) digunakan sebagai alat

untuk mengungkapkan pertimbangan (reason), interpretasi, ilustrasi, penggambaran

(represent), ingatan, pendidikan, komunikasi, evaluasi, navigasi survai, hiburan, dan lain

sebagainya.

Dewasa ini perkembangan teknologi semakin pesat. Salah satu hasil

perkembangan teknologi tersebut adalah teknologi pengolahan citra. Banyak sekali

aplikasi pada dunia elektronika dengan menggunakan teknologi pengolahan citra seperti

video digital, robotika dan masih banyak lagi.

Pada makalah ini akan dibahas pembuatan aplikasi untuk pengolahan citra.

Adapun fasilitas pada aplikasi yang dikembangkan ini adalah fasilitas pengolahan citra

digital yaitu pengaturan tingkat kecerahan (brightness), tingkat kontras warna (contrast)

serta tigkat kesimbangan warna (color balance). Untuk memperbaiki kualitas gambar

yang kurang baik terdapat fasilitas metode perbaikan citra digital seperti penghilangan

noise (metode gaussian), dan penambahan ketajaman gambar (spatial sharpening).

Penggabungan metode-metode tersebut diharapkan mampu menambah kualitas citra.

Selain itu juga terdapat fasilitas untuk memberikan efek pada citra digital yaitu negatif,

grayscaling serya sephia.

2. Pengolahan Citra Digital

Pengolahan citra adalah suatu metode yang digunakan untuk memproses atau

memanipulasi gambar dalam bentuk 2 dimensi. Pengolahan citra juga dikatakan sebagai

operasi untuk memperbaiki, menganalisa, atau mengubah suatu gambar. Pada umumnya

tujuan dari pengolahan citra adalah mentransformasikan atau menganalisis suatu gambar

sehingga informasi baru tentang gambar dibuat lebih jelas.

Terdapat empat klasifikasi dasar dalam pengolahan citra yaitu point, area,

geometri, dan frame. Pada operasi point, pemrosesan nilai piksel suatu citra dilakukan

berdasarkan nilai dan posisidari piksel tersebut. Termasuk di dalam operasi point ini

adalah brightness, kontras, color balance, negatif, gray scaling serta sephia. Pada operasi

area, pemrosesan nilai piksel suatu citra dilakukan berdasarkan nilai piksel tersebut

beserta nilai piksel sekelilingnya. Termasuk di dalam operasi area ini adalah sharpening

dan smoothing. Operasi geometri digunakan untuk mengubah posisi lain yang

dikehendaki. Termasuk di dalam operasi geometri ini adalah translasi, scaling, rotasi dan

flip.

2.1. Brightness dan Contrast

Di dalam ruangan, seringkali kita perlu mangatur intensitas lampu agar ruangan

menjadi lebih terang atau lebih gelap. Dalam dunia pengolahan citra, hal itu disebut

pengaturan brightness dimana dapat dilakukan dengan cara meningkatkan atau

menurunkan nilai piksel dari seluruh bagian dalam citra tersebut.

Penyesuaian tingkat brightness dan contrast pada suatu gambar biasanya

dilakukan dengan menggunakan fungsi sliding dan stretching histogram. Operasi

histogram sliding dilakukan dengan penambahan atau pengurangan brightness secara

konstan di semua piksel pada gambar. Operasi sliding biasanya dikenal untuk

menambahkan ‘offset’ pada brightness gambar. Sedangkan operasi histogram stretching

adalah perkalian atau pembagian tiap piksel dengan nilai konstan. Operasi stretching

biasanya dikenal untuk menambahkan ‘gain’ pada brightness gambar.

2.2. Smoothing dan Sharpening

Proses smoothing dan sharpening dapat dilakukan pada domain spatial ataupun

frekuensi. Pada dasarnya kedua proses tersebut dapat dilakukan dengan cara yang sama,

hanya menggunakan parameter yang berbeda Untuk proses pada domain spatial dapat

dilakukan dengan melakukan konvolusi antara gambar dengan matriks yang biasanya

berukuran 3x3 atau 5x5. Adapun perbedaan antara proses smoothing dan proses

sharpening adalah pada isi matriks yang digunakan. Berikut ini ditampilkan matriks

untuk kedua operasi.

1/9 1/9 1/9

1/9 1/9 1/9

1/9 1/9 1/9

Average

1/10 1/10 1/10

1/10 2/10 1/10

1/10 1/10 1/10

Lowpass1

1/12 1/12 1/12

1/12 4/12 1/12

1/12 1/12 1/12

Lowpass2

1/20 1/20 1/20

1/20 12/20 1/20

1/20 1/20 1/20

Lowpass3

1/16 2/16 1/16

2/16 4/16 2/16

1/16 2/16 1/16

Gaussian

Gambar 1. Matriks untuk Proses Smoothing

Proses smoothing mempunyai efek untuk melewati atau tidak memproses

komponen yang mempunyai frekuensi spatial rendah dari sebuah gambar. Komponen

yang berfrekuensi tinggi ditipiskan dan tampak memudar pada gambar hasil.

-1 -1 -1

-1 9 -1

-1 -1 -1

Mean removal

0 -1 0

-1 5 -1

0 -1 0

Highpass1

1 -2 1

-2 5 -2

1 -2 1

Highpass2

0 -1/16 0

-1/16 20/16 -1/16

0 -1/16 0

Highpass3

Gambar 2. Matriks untuk Proses Sharpening

Proses sharpening mempunyai efek kebalikan dari proses smoothing, dimana

pada proses sharpening menonjolkan komponen berfrekuensi spatial tinggi dan

membiarkan komponen berfrekuensi rendah tetap seperti asalnya / tidak diproses.

2.3. Operasi Geometri

Operasi geometri ini terdiri dari translasi, scaling, rotasi serta flip. Operasi

translasi adalah operasi untuk mengubah posisi gambar melakukan penambahan atau

pengurangan baik koordinat x dan atau koordinat y suatu citra. Sedangkan operasi scaling

adalah operasi untuk memperbesar atau memperkecil ukuran gambar. Proses ini

dilakukan dengan mengalikan dengan faktor kurang dari satu untuk pengecilan.

Operasi rotasi digunakan untuk memutar gambar dengan mengalikan posisi x dan

y dengan sebuah matriks. Operasi flip digunakan untuk mencerminkan gambar dimana

pencerminan ini dapat dilakukan secara horizontal atau vertikal.

2.4. Median Filter

Median filter cocok digunakan untuk menghilangkan noise dari suatu gambar.

Median filter bekerja dengan mengevaluasi tingkat brightness dari suatu piksel dan

menentukan piksel mana yang tingkat brightness-nya adalah nilai median (nilai tengah)

dari semua piksel. Nilai median ditentukan dari menempatkan brightness piksel pada

urutan yang bertingkat dan memilih nilai tengah, sehingga angka yang didapat dari

brightness piksel yang ada menjadi kurang dari dan lebih dari nilai tengah yang didapat.

3. Desain Sistem

Berikut ini ditampilkan diagram alir dari aplikasi yang digunakan untuk

memperbaiki citra pada video digital. Sebelum melakukan implementasi, langkah yang

perlu dilakukan adalah membuat desain sistem. Secara umum aplikasi perbaikan citra

video ini dibagi menjadi 6 bagian utama yaitu :

Proses membuka file AVI.

Proses membuka stream video.

Proses mengambil frame yang diinginkan.

Proses filtering pada frame.

Proses menampilkan frame.

Proses penyimpanan file AVI

Flowchart sistem keseluruhan terdapat pada gambar di bawah ini.

Gambar 3. Flowchart Keseluruhan Sistem

4. Implementasi dan Hasil Pengujian

Implementasi aplikasi ini dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman

Visual C++ .NET. yang didukung oleh library vfw32.lib. Pada implementasi ini

dilakukan pengkodean semua proses yang terdapat pada desain sistem serta dikodekan

pula filter yang dapat digunakan pada aplikasi ini yang meliputi pengaturan brightness

dan contrast, smoothing dan sharpening, serta operasi geometri. Adapun tampilan

perangkat lunak terdapat pada gambar di bawah ini.

Gambar 4. Tampilan Perangkat Lunak

Pada perangkat lunak ini, frame yang sedang aktif akan tampil di bagian utama

window, dimana frame ini dapat dipilih dengan menggunakan slider yang terdapat di

bagian bawah. Sedangkan di bagian kanan terdapat informasi AVI dan Bitmap yang aktif.

Dibagian bawah informasi tersebut terdapat pilihan untuk menentukan filter yang hendak

diterapkan pada frame yang sedang aktif serta terdapat pula slider untuk menentukan

parameter filter pada domain frekuensi dan pengaturan brightness serta contrast.

Setelah selesai implementasi, dilakukan pengujian dengan menerapkan semua

filter ke beberapa file AVI serta menyimpan kembali file yang telah diubah tersebut. File

AVI yang dihasilkan dicoba dijalankan pada program Windows Media Player untuk

menguji perbedaan dengan file awal. Hasil dari pengujian ini adalah bahwa semua filter

sudah dapat diterapkan ke file AVI dengan baik dan dengan memilih filter yang tepat,

maka kualitas video dapat meningkat.

5. Kesimpulan

Dari hasil pengembangan aplikasi serta penggunaannya, dapat ditarik kesimpulan

sebagai berikut :

1. Brightness dengan nilai yang terlalu besar atau kecil tidak efektif karena akan

mengakibatkan gambar asli tidak kelihatan. Pengaturan color balance pada sebuah

gambar dimana setiap unsur warna berada pada suatu nilai yang sama akan

menghasilkan gambar yang sama dengan pengaturan brightness pada nilai tersebut.

2. Proses perbaikan kualitas video memerlukan filter yang tepat dimana pemilihan ini

tidak dapat dilakukan secara otonatis tetapi ditentukan oleh pengguna.

3. Secara umum, hasil dari penerapan sebuah filter pada file video dengan menggunakan

domain spatial tidak mempunyai banyak perbedaan dengan penerapan filter tersebut

pada domain frekuensi.