Dalam penelitian ini, untuk mendapatkan data dan melihat kondisi riil tanaman jeruk lemon di perkebunan, maka dilakukan pengamatan lapang di perkebunan jeruk lemon di sekitar Bogor. Pengembangan dan uji program komputer image processing dilakukan di laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari 2004 sampai Agustus 2004.
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel tanaman jeruk lemon (Citrus medica) yang ada buahnya usia 120 hsbm. Sampel ini kemudian diletakkan di depan kamera untuk dapat menghasilkan citra di layar komputer. Latar kain hitam digunakan sementara untuk menangkap citra dengan harapan setelah didapat parameter warna yang dapat digunakan sebagai pemisah antara citra buah dan citra latar belakang, maka latar kain hitam ini dapat dilepas.
Untuk dapat merekam dan memproses citra yang ditangkap, maka digunakan sensor kamera charge coupled device (CCD) dan seperangkat komputer yang dilengkapi dengan image frame grabber. Selain itu komputer ini juga menggunakan program bahasa C sebagai program akuisisi dan pengolahan citra digital.
Agar dapat mendukung hasil citra yang sesuai dengan keadaan di lapang, maka digunakan lampu penerang yang mencukupi. Perlengkapan lain yang
diperlukan untuk mengukur tingkat cahaya dan jarak digunakan luxmeter dan penggaris.
Spesifikasi teknis secara rinci alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Perangkat keras a. Kamera CCD
Model : OC-305 D (Digital video camera) Input : DC 12 V/120 MA
Output : PAL/1.0 VP-P/75 Ohm
Resolusi : Normal : 582(H) x 512 (V) ; Tinggi : 752(H) x 582 (V) Manufacture : Japan Technology
b. Perangkat komputer (personal computer) Processor : Intel Pentium III
RAM : Visipro 128 MB
VGA Card : 8 MB AGP Onboard
c. 4 buah lampu penerang (2 buah : 75 W/ 220 V/ 50Hz ; 2 buah : 25 25 W/ 220 V/50Hz)
d. kertas milimeter block, Jangka sorong, penggaris, dan penggaris busur e. Pengukur tingkat cahaya : Luxmeter
model : DM-28
Merek : Takemura, Electric Work Ltd. Japan. 2. Perangkat lunak
a. Microsoft Windows 98
b. Adobe Photo Shop Ver 7, Paint Shop Ver. 6, Microsoft Excell 2000 d. Microsoft Visual C++ ver. 4.5 , Turbo C ver. 3
Tata letak penempatan bahan dan alat untuk penelitian ditampilkan pada Gambar 9. Sensor kamera dihubungkan dengan unit komputer pemrosesan citra digital sedemikian rupa sehingga obyek dapat diletakkan secara vertikal ke arah bawah. Lampu diatur tingkat cahayanya agar dapat menghasilkan citra ya ng terbaik sehingga informasi yang dihasilkan dapat tetap konsisten. Kain hitam diletakkan di bawah obyek tanaman jeruk lemon kemudian jarak antara sensor kamera dan obyek tanaman jeruk lemon diukur dan dicatat.
Algoritma Thresholding Kamera CCD
Lampu Penerangan
A/D Converter Image Memory Image frame grabber
Penggaris
Hasil Thresholding
Gambar 9 Tata letak penempatan bahan dan alat saat perekaman citra jeruk lemon dengan sensor kamera dan komputer image processing
Kerangka Penelitian
Dalam penelitian ini digunakan metode eksperimental yang dilaksanakan di laboratorium. Sifat-sifat pengolahan data dan penyimpulannya menggunakan pendekatan kuantitatif.
Tahap pertama adalah pengesetan sensor kamera. Karena belum ada literatur tentang metode baku untuk aplikasi tanaman jeruk lemon, maka dicoba untuk mengacu dari literatur -literatur aplikasi pengolahan citra untuk obyek lain atau yang relevan.
Alat yang diperlukan adalah sensor kamera yang terhubung dengan bingkai penangkap citra yang terpasang pada komputer untuk pengolahan citra digital. Sedang bahan yang digunakan adalah sampel daun, tangkai, bunga, dan buah jeruk lemon yang matang (usia ≥ 120 hsbm.), dengan menggunakan latar belakang kain hitam. Untuk mendapatkan citra jeruk lemon pada tanamannya, maka daun, tangkai, dan buah jeruk lemon direkam untuk kemudian dianalisis warnanya. Latar belakang yang digunakan adalah kain hitam dengan pencahayaan yang diatur sehingga warna dari citra buah, daun, dan tangkai tidak terdistorsi dan tetap seperti dalam keadaan alami. Sedang jarak dari kamera ke obyek tersebut diatur 25 - 40 cm, diukur dengan penggaris. Obyek diletakkan secara vertikal atau horisontal terhadap kamera seperti pada Gambar 9.
Sebelum dilakukan perekaman secara real time, maka sensor kamera dan program pengolahan citra dinyalakan terlebih dahulu. Hal ini bertujuan agar dapat merekam data awal citra tanaman jeruk lemon. Perekaman tahap awal ini targetnya hanya mendapat citra berwarna dengan tingkat cahaya ± 50 lux yang diukur dengan luxmeter. Resolusi layar yang digunakan untuk merekam citra jeruk lemon ini tingginya 255 pixel dan lebar nya 192 pixel.
Setelah program perekaman citra real time siap digunakan, maka perekaman terhadap citra tanaman jeruk lemon dilakukan. Citra yang sudah direkam disimpan ke dalam memori untuk kemudian digunakan sebagai bahan untuk dianalisis. Analisis terha dap warna citra menggunakan perangkat lunak Paint Shop ver 6.0 dan Adobe Photoshop ver 7.0.
Data citra yang sudah direkam diolah untuk mendapat nilai RGB. Beberapa sampel citra yang sudah direkam tadi dilakukan pengolahan data untuk mendapatkan nilai parameter warna RGB pada tiap titik pixel citra tadi. Jumlah titik pixel yang ingin diketahui nilainya ditentukan sebanyak 250 titik secara acak untuk setiap obyek, dengan asumsi jumlah tersebut dapat mewakili sebaran warna yang ada pada sebuah obyek. Artinya tiap-tiap obyek daun, tangkai, bunga, buah jeruk lemon didapatkan nilai RGB nya masing-masing 250 nilai.
Yang dimaksud dengan buah jeruk lemon di sini adalah buah yang telah matang (usia ≥120 hsbm.), yang merupakan obyek panen. Sedangkan untuk citra buah jeruk lemon yang belum matang (usia<120 hsbm.) datanya dimasukkan dalam kelompok latar belakang.
Setelah didapat nilai RGB pada 250 titik secara acak pada masing-masing obyek daun, tangkai, bunga, dan buah jeruk lemon, maka nilai ini kemudian diolah untuk mendapatkan nilai indeks rgb dan model HSI (hue, saturation, dan intensity) yang selanjutkan digunakan untuk keperluan analisis. Rumus yang digunakan adalah rumus (1) hingga (7).
Tahap selanjutnya adalah dilakukan analisis untuk mendapatkan keterkaitan antara parameter warna RGB, rgb, dan HSI pada citra tanaman lemon. Keterkaitan ini digunakan untuk mendapatkan parameter warna apa saja yang dapat digunakan sebagai alat bantu memisahkan antara citra buah jeruk lemon dan latar belakangnya. Pemisahan dilakukan dengan membuat citra berwarna tadi menjadi
citra biner, terdiri dari dua warna, putih bagi buah jeruk lemon dan hitam bagi latar belakangnya.
Setelah tahap analisis dilakukan, maka hasilnya yaitu berupa parameter warna yang akan digunakan sebagai alat bantu untuk memisahkan antara citra buah jeruk lemon dan latar belakangnya. Parameter warna citra yang didapat digunakan sebagai dasar untuk mengembangkan program sistem deteksi secara real time.
Selanjutnya perekaman citra dapat dilakukan denga n menggunakan parameter warna tersebut sebagai nilai ambang (threshold) antara buah jeruk lemon dan latar belakangnya. Lalu dilihat citra biner hasil thresholdingnya, jika belum dapat memisahkan antar buah jeruk lemon dan latar belakangnya maka tahap analisis terhadap parameter warna tanaman jeruk lemon dilakukan lagi. Hal ini dilakukan berulang-ulang, hingga program ini dapat memisahkan citra buah jeruk lemon dan latar belakangnya.
Jika citra biner yang dihasilkan telah dapat menunjukkan antara citra buah jeruk lemon dan latar belakangnya dapat terpisah maka tahapan selanjutnya adalah pembahasan dan evaluasi terhadap kegiatan yang sudah dilakukan. Pembahasan ini perlu dilakukan untuk mendapatkan argumentasi yang ilmiah dengan bersandar pada fakta empiris dan teori yang digunakan. Diagram alir langkah-langkah penelitian tahap ini secara rinci ditampilkan pada Gambar 10.
Mulai
Selesai
- Pengembangan awal program pengolahan citra - Penentuan Resolusi layar citra 255 x 192 pixel - Penentuan tingkat cahaya
- Persiapan sensor kamera dan alat bantu lainnya
Pengolahan data untuk mencari hubungan antara parameter RGB, rgb, dan HSI
Analisis terhadap hubungan parameter RGB, rgb, HSI untuk mencari formula yang digunakan untuk memisahkan(thresholding) antara obyek dan latarnya
Thresholding berhasil ?
Merekam citra tanaman jeruk lemon
tidak
Analisis dan evaluasi terhadap hasil dan temuan penelitian
ya
Perekaman citra tanaman jeruk lemon
Pengembangan dan modifikasi program real time untuk thresholding buah jeruk lemon dari latarnya
Konsisten ?
Penelitian terhadap data citra digital
Analisis warna dengan perangkat lunak ya Tidak Tentukan parameter thresholding Tentukan nilai thresholding
Data grafis Data
statistik Hitung nilai rgb dan HSI
Studi lanjut terhadap literatur yang relevan
Gambar 10. Diagram alir penelitian untuk mendeteksi buah jeruk lemon pada tanamannya