sistem visual manusia dan pembentukan citra202.91.15.14/upload/files/2209_pertemuan_2_dan_3.pdf ·...

1

Copyright @ 2007 by emy 2

SISTEM VISUAL MANUSIA DAN PEMBENTUKAN CITRA

2


Kompetensi

Mampu memahami proses pembentukancitra oleh sensor mataMampu menjelaskan proses perekamcitraMampu menjelaskan pengertian citradigital


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


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.


A cross section of the human eye

(Gonzalez & Woods, 1992)

Retina

Blind Spot Fovea

Iris

Lens

Visual Axis

Cornea

4


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.


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


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).


Komponen SistemPengolahan Citra Dijital


6


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.


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


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


Elemen-elemenSistem Analisis CitraElemen-elemenSistem Analisis Citra


8


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.


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


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) < ∞


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


PengertianCitra DijitalPengertianCitra Dijital

• Citra dijital adalah citra f(x,y) dimana dilakukandiskritisasi koordinat spasial (sampling) dandiskritisasi tingkat kecemerlangannya/keabuan(kwantisasi);


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


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


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


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.


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


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


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


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


PEMROGRAMAN CITRA MENGGUNAKAN MATLAB

15


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.


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


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


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


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.


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


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)


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


OUTPUTPerintah disp• Sintaks :

disp(nama_variabel)• Argumen perintah disp

adalah tunggal, sehingga apabila akanmemuncukanbeberapa tampilanmaka harus dituliskanperintah dispberulang-ulang

Contoh :


OUTPUTSyarat digunakannya disp , isi didalamnya harusmerupakan strings, jadi jika ingin menampilkan sebuahangka terlebih dahulu dirubah kedalam bentuk strings dengan menggunakan function num2str( ).Contoh :

20


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


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


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


INPUT

22


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)


Membaca Data CitraUntuk menampilkan sebagian data citra, perintahnya:

>> citra_sebagian= citra(1:10,1:10)>> imshow(citra_sebagian)

23


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)


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


MEMBUKA JENDELA M-FILE

Melalui menu File – New – M File atauMenekan tombol Ctrl-N


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


CONTOH PENGGUNAAN FUNGSI


IF, ELSE, ElSEIFBentuk UmumPenulisan statemenif

26


SWITCHBentuk umumnya


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


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


WHILE

Statement while digunakan untuk alirandata yang bersifat perulangan.Loop while mengerjakan sekelompok perintah yang diulang secara tidak terbatas. Bentuk dasar penggunaan while

28


WHILE

Contoh Penggunaan

Hasil setelah dijalankan


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

sistem visual manusia dan pembentukan citra202.91.15.14/upload/files/2209_pertemuan_2_dan_3.pdf ·...

Documents