Penentuan Jarak Maksimal Perekaman Citra
Karakteristik optik citra TBS diperoleh dengan pembacaan dari citra yang terekam oleh kamera yang mengandung nilai warna dari tiap piksel citra terekam dalam bentuk nilai R,G,B rata-rata dan turunannya (H,S,I; R,G,B indeks dan ratio antara R,G dan B). Nilai rata-rata intensitas R,G,B citra yang dihasilkan dari tiap perlakuan memiliki nilai yang berbeda-beda pada tiap tingkat kematangan yang dapat dilihat pada Tabel 3 (untuk citra dalam berbagai kondisi kematangan dapat dilihat pada Lampiran 6 hingga Lampiran 8).
Setiap citra TBS sawit memiliki karakteristik optik primer yang dijelaskan dari nilai warna R,G,B yang berbeda-beda pada setiap perlakuan intensitas yang bervariasi dari tiap piksel. Dari nilai R,G,B tiap piksel yang dihasilkan dari satu citra maka dapat dihitung nilai R,G,B rata-rata dan transformasinya dari tiap citra, dengan menggunakan persamaan 1 hingga 10. Hal ini juga dapat dilihat dari perbedaan nilai pada berbagai variasi jarak dan spektrum yang digunakan dalam perekaman tingkat kematangan yang berbeda (dapat dilihat dari tiap perlakuan menghasilkan intensitas warna yang berbeda pada Lampiran 9 hingga Lampiran 13 serta Lampiran 6: TBS mentah, Lampiran 7: TBS matang dan Lampiran 8: TBS lewat matang).
Dari Tabel 3 dan Lampiran 6 hingga 13 dapat dilihat bahwa semakin bertambah tingkat kematangan maka nilai intensitas pada kanal R dan G semakin menurun tetapi nilai intensitas kanal B mengalami kenaikan intensitas. Hal ini tidak berlaku untuk jarak pengukuran 2 m karena pada citra yang dihasilkan dipengaruhi faktor intensitas cahaya yang terlalu berlebihan yang diterima oleh TBS (over exposure). Lampiran 6 hingga 8 merupakan citra TBS yang dihasilkan dari berbagai jarak perekaman dan spektrum cahaya dan nilai R,G,B yang dihasilkan dari citra tersebut dapat dilihat pada Lampiran 9 hingga 13.
Hubungan antara nilai R, G, dan B rata rata serta jarak perekaman gambar TBS diplotkan ke dalam suatu grafik, lalu dilakukan regresi linier untuk mengetahui trend perubahan nilai RGB rata-rata tersebut berdasarkan jarak dan spektrum cahaya yang digunakan. Hal dapat dilihat pada Gambar 5 hingga Gambar 9 yang menjelaskan suatu persamaan regresi linier (persamaan 11) untuk menentukan sifat optik TBS yang lain. Dari trend kelima gambar tersebut menunjukkan korelasi negatif antara jarak dengan nilai rata-rata intensitas R,G,B. Nilai R,G,B rata-rata akan berbanding terbalik dengan pertambahan spektrum pencahayaan pada jarak perekaman yang sama. Hal ini dapat dilihat pada nilai
R,G,B rata-rata yang semakin menurun dari spektrum rendah (UV pada Gambar
5), spektrum tampak (Gambar 6) hingga spektrum tinggi (IR pada Gambar 7) pada perlakuan jarak perekaman yang sama dan lampu yang sama. Hal ini juga berlaku untuk perekaman pada intensitas tinggi (Gambar 8 dan 9).
Pada Gambar 5 untuk spektrum UV dapat dilihat bahwa kamera dapat menangkap nilai optik TBS dengan jelas hingga jarak perekaman 15 m. Namun berbeda saat perekaman dilakukan dengan menggunakan spektrum tampak1 (Gambar 6), IR1 (Gambar 7), tampak2 (Gambar 8) dan IR2 (Gambar 9).
Tabel 3 Hasil perekaman citra TBS dan nilai R,G,B rata-rata pada berbagai jarak perekaman dan tingkat kematangan TBS pada spektrum UV
Tingkat kematangan TBS (kandungan minyak %)
Mentah (13.687%) Matang (22.376%) Lewat matang (23.904%) Jarak perekaman: 2 meter
Rrata-rata : 253 G rata-rata : 220 B rata-rata : 249 R rata-rata : 252 G rata-rata : 214 B rata-rata : 248 R rata-rata : 251 G rata-rata : 206 B rata-rata : 248 Jarak perekaman: 7 meter
R rata-rata : 223 G rata-rata : 110 B rata-rata : 178 R rata-rata : 213 G rata-rata : 107 B rata-rata : 179 R rata-rata : 217 G rata-rata : 105 B rata-rata : 190 Jarak perekaman: 10 meter
R rata-rata : 163 G rata-rata : 65 B rata-rata : 114 R rata-rata : 160 G rata-rata : 65 B rata-rata : 119 R rata-rata : 148 G rata-rata : 58 B rata-rata : 115 Jarak perekaman: 15 meter
R rata-rata : 91 G rata-rata : 29 B rata-rata : 58 Rrata-rata : 82 G rata-rata : 26 B rata-rata : 54 R rata-rata : 68 G rata-rata : 21 B rata-rata : 48
(a)
(b) (c)
Gambar 5 Hubungan linier antara karakteristik optik TBS (kanal warna) pada berbagai jarak perekaman di bawah spektrum UV pada kanal warna
R (a), G (b), dan B (c)
(a)
(b) (c)
Gambar 6 Hubungan linier antara karakteristik optik TBS (kanal warna) pada berbagai jarak perekaman di bawah spektrum tampak1 pada kanal warna R (a), G (b), dan B (c)
(a)
(b) (c)
Gambar 7 Hubungan linier antara karakteristik optik TBS (kanal warna) pada berbagai jarak perekaman di bawah spektrum IR1 pada kanal warna
R (a), G (b), dan B (c)
(a)
(b) (c)
Gambar 8 Hubungan linier antara karakteristik optik TBS (kanal warna) pada berbagai jarak perekaman di bawah spektrum tampak2 pada kanal warna R (a), G (b), dan B (c)
(a)
(b) (c)
Gambar 9 Hubungan linier antara karakteristik optik TBS (kanal warna) pada berbagai jarak perekaman di bawah spektrum IR2 pada kanal warna
R (a), G (b), dan B (c)
Pada spektrum tampak1, kamera memiliki keterbatasan perekaman untuk menangkap pantulan citra pada jarak 14 m, IR1 pada jarak 13.5 m, tampak2 pada jarak di bawah 15 m dan IR2 pada jarak 14 m. Keterbatasan ini dapat terlihat jelas saat citra mendeteksi kanal warna G dan B yang memotong sumbu y di titik 0.
Berdasarkan hasil ini, seluruh perlakuan penelitian pada berbagai spektrum, tidak memungkinkan dilakukan perekaman citra TBS pada jarak lebih dari 10 m sehingga dapat dikatakan bahwa penelitian ini memiliki keterbatasan jarak perekaman sampai jarak perekaman 10 m. Berdasarkan spesifikasi teknik kamera serta lensa penguat optik yang digunakan, maka pengambilan TBS terdekat dapat dilakukan mulai dari jarak 2 m. Dengan demikian, jarak 2 hingga 10 m dijadikan sebagai batas minimal dan maksimal pengambilan data untuk metode ini.
Analisa Citra Berdasarkan Segmentasi Kematangan RGB Rata-rata
Hasil pengukuran sampel TBS di laboratorium, dihasilkan jumlah minyak yang terkandung dalam mesokarp buah dibandingkan dengan berat keseluruhan, berkisar 13-26%. Jumlah minyak di mesokarp buah dapat dijelaskan dengan warnanya, yang berkorelasi dengan kemajuan perkembangan fisiologis buah. Namun demikian, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, warna TBS juga dipengaruhi oleh tipe buah serta varietas tanaman (Ketaren 1986). Gambar 10 hingga 14 menunjukkan citra TBS yang direkam dari jarak 2, 7, 10 m (gaya garis yang berbeda pada grafik) menggunakan kamera visi dengan tiga foto selektif filter yang berbeda, yaitu UV: 280-380 nm (Gambar 10), tampak1: 400-700 nm
(Gambar 11) dan IR: 720-1100 nm (Gambar 12) pada lampu H600. Sampel TBS juga direkam menggunakan cahaya pada intensitas yang lebih tinggi (H1000), dengan foto selektif filter pada cahaya tampak (Gambar 13) dan IR (Gambar 14). Perbedaan intensitas warna pada citra TBS yang direkam dipengaruhi oleh spektrum cahaya yang melewati filter lensa kamera. Ketika gambar TBS yang direkam menggunakan filter foto selektif untuk cahaya UV pada Gambar 10, dan melewati lampu dengan kisaran panjang gelombang antara 280 dan 360 nm ke sensor kamera, warna R,G,B pada citra TBS memiliki nilai intensitas warna yang semakin bertambah secara perlahan-lahan untuk sampel dengan kandungan minyak 13-21 % pada seluruh jarak perekaman (kecuali kanal R dan G pada jarak 10). Demikian pula, ketika gambar yang direkam menggunakan filter foto selektif untuk cahaya tampak (400-700 nm) dan IR (720-1100 nm), dengan intensitas penerangan rendah H600 (tampak1: Gambar 11 dan IR1: Gambar 12), warna
R,G,B TBS dengan kandungan minyak antara 13 -21% relatif sama. Namun,
ketika gambar rekaman dilakukan dalam intensitas cahaya yang lebih tinggi H1000 pada jarak 7 dan 2 m, hasil penelitian menunjukkan korelasi nonlinear antara warna gambar dan kandungan minyak sampel, baik untuk cahaya tampak dan inframerah (tampak2: Gambar 13 dan IR2: Gambar 14). Hal ini disebabkan intensitas pada jarak tersebut terlalu tinggi sehingga citra yang dihasilkan mengalami ketidakteraturan tren. Secara umum, berdasarkan perkembangan fisiologisnya, sampel TBS dengan kandungan minyak pada selang ini (13-21%) berada dalam fase mentah, dimana akumulasi minyak dan pigmen di mesokarp berkembang secara perlahan-lahan yang dapat dilihat dari nilai intensitas yang bertambah secara perlahan-lahan.
Namun, perubahan signifikan pada warna TBS yang diamati terjadi saat kadar minyak sampel mencapai 21.6%. Perubahan warna dapat dilihat pada karaktersitik citra TBS, yang direkam pada seluruh perlakuan kecuali tampak2 dan IR2 (Gambar 13 dan 14). Perubahan sangat signifikan terjadi saat perkembangan fisiologis TBS telah memasuki tahap kedua, yaitu tahap matang.
Akumulasi progresif minyak dan pigmen dalam mesokarp buah menghasilkan warna yang lebih jenuh pada penampilan TBS (Tabel 3 dan juga dapat dilihat dari perubahan warna pada pertambahan kematangan dari TBS pada Lampiran 9 hingga Lampiran 13). Saat gambar terekam, nilai R,G,B pada citra menjadi lebih rendah, karena penyerapan cahaya yang lebih besar pada kulit buah. Pada tahap ini (kandungan minyak 21.6%), nilai R,G,B citra TBS mencapai nilai minimum di hampir sebagian besar perlakuan, kecuali pada tampak2 (Gambar 13) dan IR2 (Gambar 14). Karakteristik TBS yang unik saat kandungan minyaknya mencapai 21.6% dapat dijadikan sebagai indikasi bahwa TBS tersebut dapat di panen segera. Pada kondisi ini kenaikan nilai R,G,B rata-rata seiring dengan pertambahan kandungan minyak yang terjadi secara tajam hingga memasuki kondisi lewat matang.
TBS memasuki tahap ketiga perkembangannya, fase lewat matang, dimana kandungan minyak di mesokarp buah berkembang dan mencapai tingkat maksimum, dan penuaan buah dimulai. Dalam tahap ini (Gambar 10 hingga 14), minyak yang terdapat pada mesokarp buah mulai terdegradasi, dan diiringi dengan terurainya lemak pada minyak menjadi asam lemak bebas (ALB).
(a)
(b) (c)
Keterangan gambar:
10 : informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 10 m
7 : informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 7 m
2 : informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 2 m
10 (rata-rata) : nilai rata-rata dari seluruh informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 10 m
7 (rata-rata) : nilai rata-rata dari seluruh informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 7 m
2 (rata-rata) : nilai rata-rata dari seluruh informasi warna (R,G,B rata-rata) citra dari TBS yang direkam pada jarak 2 m
Gambar 10 Grafik segmentasi kandungan minyak berdasarkan korelasi dengan nilai rata-rata intensitas R,G,B dari citra TBS di bawah perlakuan lampu UV600 spektrum UV (280-380 nm) pada berbagai kanal warna: R(a), G (b) dan B (c)