IMPLEMENTASI PENGOLAHAN CITRA PADA SISTEM PEMANTAU LEVEL CAIRAN BERBASIS WEB

(1)

A-1

IMPLEMENTASI PENGOLAHAN CITRA PADA SISTEM PEMANTAU

LEVEL CAIRAN BERBASIS WEB

Akuwan Saleh

Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

akuwan@eepis-its.edu

Abstrak

Penerapan teknologi monitoring salah satunya digunakan untuk aplikasi sistem pemantau level cairan, baik di perusahaan yang menampung air untuk diolah menjadi air minum maupun level cairan pada sungai yang perlu dipantau agar luapan air sungai tidak menimbulkan bencana banjir. Sistem pemantau secara online melalui web memudahkan proses monitor dilakukan kapan dan dimana saja. Pada penelitian ini dibuat sistem monitoring dengan mengandalkan pemakaian internet untuk melakukan pemantauan terhadap level cairan di dalam tempat penampungan/tangki. Penggunaan internet dengan sistem online menyebabkan level ketinggian dan volume cairan dapat dipantau secara real time melalui media internet dengan antar muka website. Perubahan level cairan dideteksi menggunakan webcam, hasilnya diterima oleh software pada komputer dan diolah dengan pengolahan citra menggunakan integral projection. Metode ini digunakan untuk mendeteksi batas dari daerah gambar yang berbeda antara warna batas dan background dengan garis indikator level cairan. Pengujian tangkapan gambar pada sistem dengan tiga kondisi dan waktu yang berbeda diperoleh tingkat kesalahan rata-rata 0,91% dan paling rendah 0,27% pada siang hari jam 12.00-15.30. Sistem dapat digunakan dengan baik di dalam ruangan dengan background warna putih dengan penerangan lampu TL 40 watt pada siang hari.

Kata kunci : monitoring, website, pengelohan citra.

1. Pendahuluan

Dalam beberapa tahun terakhir ini dunia teknologi mengalami perkembangan yang pesat. Sebagai contoh adalah perkembangan di bidang teknologi informasi. Mengingat informasi sangatlah penting bagi manusia, maka dengan memanfaatkan teknologi yang ada, manusia berusaha untuk menyajikan informasi tersebut semudah dan secepat mungkin. Salah satu penerapan dari teknologi tersebut adalah pada aplikasi sistem monitoring level cairan pada tangki atau pada tempat penyimpanan cairan. Pada system monitoring kovensional pemantuan dilakukan dengan menggunakan tenaga manusia untuk memantau level cairan dan mencatat hasilnya kemudian diketikan pada komputer yang tempatnya jauh dari tangki. Hal ini membuat ketertarikan para peneliti untuk membuat sistem yang lebih baik dan cepat diantaranya Anom, V.S. (2004) telah membuat aplikasi monitoring yaitu berupa sistem monitoring tangki bahan bakar SPBU berbasis microcontroller menggunakan touchscreen. Penelitiannya memfokuskan pada penggunaan mikrocontroller untuk mendeteksi perubahan posisi cairan dan data ditampilkan pada touchscreen. Suharsono, (2004). telah membuat aplikasi monitoring tangki bahan bakar SPBU berbasis

microcontroller dan web. Kedua peneliti tersebut sama-sama menggunakan sensor untuk mendeteksi perubahan level bahan bakar pada tangki SPBU.

Penelitian yang telah dilakukan dimakalah ini menambahkan metoda pengolahan citra untuk mendeteksi perubahan level cairan menggantikan sensor manual dengan menggunakan metoda integral projection.

Tujuan dari penelitian ini yaitu mengimplementasikan suatu konsep teknologi berbasis web, serta pemanfaatan teknologi image

processing sehingga dapat dipakai untuk membuat

suatu sistem yang dapat memonitoring level cairan secara real time. Hal utama dari penelitian ini adalah penggunaan webcam untuk menggantikan sensor manual dalam mendeteksi perubahan level cairan dalam tangki. Data dari webcam akan diterima oleh software visual basic. Diasumsikan bahwa posisi webcam adalah statis. Webcam akan mengcapture perubahan level cairan yang ditunjukan oleh indikator. Warna antara jarum indikator dengan background sangat kontras.

Selain itu sistem ini mengandalkan pemakaian internet untuk melakukan proses monitor terhadap perubahan cairan di dalam tangki. Dengan menggunakan internet atau sistem monitoring yang online maka proses monitor dapat dilakukan kapan

(2)

A-2

saja dan dimana saja serta data level dapat diketahui lebih cepat dan akurat.

2. Dasar Teori 2.1 Pengolahan Citra

Image processing adalah suatu pengolahan

data yang masukannya berupa gambar dan luarannya juga gambar, Basuki, et al (2005). Tujuan dari pengolahan citra adalah memperbaiki informasi pada gambar sehingga mudah terbaca atau memperbaiki kualitas dari gambar itu sendiri. Pengolahan citra digital R.C. Gonzalez, et al (2008), diasumsikan dengan persamaan f(x,y) dimana x menyatakan nomor baris, y menyatakan nomor kolom, dan f menyatakan nilai derajat keabuan dari citra. Sehingga (x,y) adalah posisi dari piksel dan f adalah nilai derajat keabuan pada titik (x,y).

Salah satu dasar dari pengolahan citra adalah penggunaan integral projection yaitu suatu metode yang digunakan untuk mencari daerah atau lokasi dari objek. Metode ini dapat digunakan untuk mendeteksi batas dari daerah gambar yang berbeda, sehingga bisa dicari daerah lokasi wajah dan feature-featurenya. Metode ini juga bisa disebut dengan integral baris dan kolom dari pixel, karena integral ini menjumlahkan pixel per baris dan pixel per kolom.

Gambar 1. Algoritma integral proyeksi Keterangan:

pX jumlah pixel X per baris (1) pY jumlah pixel Y per kolom (2) Metode ini dengan mudah menemukan daerah lokasi obyek yang diperlukan. Integral proyeksi ini dilakukan dengan cara mencari selisih antara pixel x dengan pixel x-1 (apabila integral proyeksi terhadap sumbu x) dan mencari selisih antara pixel y dengan pixel y-1 (apabila integral proyeksi terhadap sumbu y). Berdasarka persamaan (1) dapat diketahui bahwa Horizontal Integral Projection adalah menjumlahkan nilai piksel suatu citra secara horizontal, Amaliah B, et al (2011). Sehingga persamaannya dapat didefinisikan seperti pada persamaan (3).

 

  Nbaris i xi j j h 1 (, )

(3)

Vertical Integral Projection bekerja dengan cara

menjumlahkan nilai-nilai piksel pada setiap kolom Amaliah B, et al (2011). Seperti yang ditunjukkan pada persamaan (4).

 

   Nkolom j xi j i h 1 (, )

(4) 2.2 Pengambilan Fitur

Proses pengambilan fitur dari gambar garis yang merupakan indikator level cairan seperti ditunjukan pada gambar 2.

2(a)

Blok diagram pengambilan fitur

2(b) Pengambilan fitur Gambar 2. Pengambilan fitur image garis 2.3 Pendeteksian Obyek

Cara pencarian nilai batas dari warna backgraund putih yang dibatasi dengan warna biru dari device adalah metode yang digunakan untuk mendeteksi letak indikator level dari cairan.

Gambar 3. Pencarian titik batas x dan y Image garis Image Deteksi Posisi Sampling Integral Proyeksi Fitur 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 Integral proyeksi horisontal

0 6 0 0 0 0 Integral proyeksi vertikal Fitur : 1 1 1 1 1 1 0 6 0 0 0 0

0.8 dari nilai maksimum

Grafik X

Grafik Y

Batasan 0.8 untuk mencari batas di dalam obyek atas dan bawah

(3)

A-3

Asumsi pencarian obyek warna biru dimana background adalah cerah/putih. Warna putih =255. Sedangkan warna biru pada device lebih gelap sehingga nilai RGB tidak sampai 255. Bila suatu saat program tidak bisa mencari obyek warna biru maka pencahayaannya perlu diubah. Setelah didapatkan data untuk gambar warna biru dari atas maka selanjutnya adalah mencari titik batas untuk x dan y.

2.4 Pemrograman Web

Web sebagai teknologi sistem informasi yang menghubungkan data dari banyak sumber dan layanan yang beragam macamnya di internet. Untuk membuat situs yang dinamis diperlukan kemampuan pemograman web. Ciri-ciri situs yang dinamis, Kadir,A (2003) adalah bisa berinteraksi dengan pengunjung situs, bisa menampilkan informasi yang berasal dari database dan halaman web bisa berubah secara otomatis.

2.4.1 SQL

SQL(Structured Query Language) merupakan bahasa query standart di berbagai software database. Berbagai software database dapat diakses menggunakan bahasa SQL. Didalam dunia database istilah query dapat diartikan “permintaan data”. SQL berfungsi menampilkan hasil atau melakukan sesuatu pada data yang inginkan.

2.4.2 PHP

PHP (Hypertext Preprocessor) script yang dapat dieksekusi di server dan mendukung hampir semua server. Untuk menampilkan data dari database ke web maka diperlukan adanya tahap koneksi, Kadir, A (2003). Sintaks untuk menkoneksikannya menggunakan script PHP dengan konektor ODBC atau mysql.

2.4.3 Upload Data

Data monitoring ditampilkan pada tiga tempat yaitu program visual basic, database, dan pada web. Data awal diperoleh dari data image processing, kemudian data ini akan diambil dan dikoneksikan pada database access menggunakan ODBC untuk dapat dihubungkan dengan php sehingga data hasil monitoring ini bisa diunggah dan ditampilkan pada web. Data yang ditampilkan pada web berupa tabel data monitoring cairan serta animasi level cairan

real time yang berasal dari database access. Untuk

menghubungkan antara access dengan php dengan melakukan manipulasi sintaks agar bisa dikenali oleh php. Sintaks yang digunakan adalah sintaks SQL berupa string untuk dapat mengakses database.

3.Perancangan Sistem

Secara teknis penelitian ini membahas pengolahan data yang dikemas dalam database dan ditampilkan melalui website menggunakan media internet, implementasi sistem pemantau digunakan untuk memantau level cairan pada tanki/tempat cairan dengan ukuran lebar, panjang dan tinggi adalah 30x40x50 cm, tebal kaca 5 mm seperti diperlihatkan pada gambar 4.

Gambar 4. Blok diagram sistem

Terdapat dua bagian bidang kerja yaitu pada lokasi terdapat unit RTU dan server.

1. Server

Terdapat database server yang menyimpan semua data dan web server yang bisa diakses oleh user dari manapun.

2. Remote Terminal Unit (RTU)

Proses real time monitoring level cairan diperlukan aplikasi untuk mengirim data dari unit RTU ke server. RTU ini terdiri dari software antarmuka yang didisain untuk mengambil data menggunakan webcam dan selanjutnya mengirimkan data tersebut ke server.

3.1. Indikator Cairan

Indikator level cairan dibuat dari bahan PVC, bahan ini dipilih karena tidak memberi efek pantulan cahaya jika menggunakan sumber cahaya buatan.

Gambar 5. Indikator level cairan 3.2. Perancangan Perangkat Lunak

Rancangan program dapat dilihat pada flowchart seperti ditunjukkan pada gambar 6.

(4)

A-4

Gambar 6. Flowchart image processing

Disain form untuk antar muka , tampak seperti pada gambar 7. Form antar muka dibuat dengan menggunakan program aplikasi Microsoft Visual Basic 6.0

Gambar 7. Disain form antar muka 3. Pengujian dan Analisa

Proses pengujian dan pengambilan data dilakukan di dalam ruangan yang memiliki cahaya cukup terang. Sehingga pengaturan threshold pun dapat dilakukan dengan mudah. Pengambilan gambar harus dilakukan dengan cepat dan tepat untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Dalam setiap pengambilan gambar, program akan melakukan

autocapture setiap 3 detik. Tampilan awal dari

program seperti pada gambar 7. Sedangkan hasilnya akan ditampilkan pada sisi user/klient seperti gambar 8.

Gambar 8. Program klien 4.1. Pengujian pada Beberapa Kondisi

Pengujian dilakukan di dalam ruangan berukuran 3x3m, menggunakan penerangan lampu TL 40W. Data hasil pengujian sebagai berikut:

Tabel 1. Pengujian siang hari (12.00- 15.30) Posisi A % error B % error C % error D % err or 10 11 10 1 90 1 90 10 0 20 19 5 1 95 1 95 21 5 30 29 3.33 1 96.66 1 96.6 30 0 40 40 0 1 97.5 1 97.5 41 2.5 50 50 0 3 94 1 98 50 0 60 61 1.66 2 96.66 97 61.6 60 0 70 71 1.42 8 88.57 102 45.7 70 0 80 81 1.25 7 91.25 103 28.75 80 0 90 91 1.11 4 95.55 103 14.44 90 0 Error Rata rata 1.94 93.3 68.2 0.27 Keterangan :

A = Penerangan secara alami

B = Lampu menghadap indikator dengan jarak 80 cm dan jarak dengan webcam adalah 20 cm C = Lampu berada dibawah jarak dengan indikator

65 cm dan jarak dengan webcam 35 cm D = Lampu membelakangi indikator dan webcam

jarak dengan webcam = 15 cm, jarak dengan indikator=140 cm

Tabel 2. Pengujian sore hari (15.00-17.54), Posisi A % error B % error C % error D % err or 10 11 10 1 90 9 10 10 0 20 19 5 1 95 20 0 21 5 30 29 3.33 1 96.66 31 3.33 30 0 40 40 0 1 97.5 41 2.5 41 2.5 50 50 0 3 94 51 2 50 0 60 61 1.66 2 96.66 61 1.66 60 0 70 71 1.42 8 88.57 70 0 70 0 80 81 1.25 7 91.25 97 8.7 80 0 90 91 1.11 4 95.55 103 14.4 90 0 Error rata rata 5.92 93.87 3.27 0.83 Keterangan :

A = Penerangan secara alami Start

Input Picture

Mencari obyek warna biru

Batas didalam obyek atas, bawah, kanan,kiri

obyek warna biru

Mengambil data di dalam obyek dgn threhhold warna gelap

Posisi garis warna hitam

(5)

A-5

B = Lampu TL menghadap indikator dengan jarak

80 cm dan jarak dengan webcam adalah 20 cm C = Lampu TL berada atas jarak dengan indikator

65 cm dan jarak dengan webcam 35 cm D = Lampu TL membelakangi indikator dan

webcam jarak dengan webcam = 15 cm jarak dengan indikator=140 cm

Tabel 3. Pengujian siang hari (10.12-11.35) Posisi A % err or B % error C % err or D % err or 10 10 0 17 70 10 0 10 0 20 20 0 34 70 20 0 21 5 30 30 0 34 13 31 3.3 31 3.3 40 40 0 78 97.5 40 0 41 2.5 50 50 0 97 94 52 4 50 0 60 61 1.6 97 61.6 62 3.3 60 0 70 72 2.8 101 44.2 70 0 71 1.4 80 80 0 101 26.2 82 2.5 82 2.5 90 93 1.1 101 12 95 5.5 90 0 Error rata rata 0.61 40.2 2.06 1.63 Keterangan :

A = Penerangan secara alami pintu ditutup B = Penerangan secara alami pintu dibuka

C = Lampu TL berada diatas jarak dengan indikator 160 cm dan jarak dengan webcam 60 cm pintu dibuka

D = Lampu TL membelakangi indikator dan webcam jarak dengan webcam =60 cm jarak dengan indikator= 60 cm pintu ditutup

Nilai kesalahan rata-rata dari tiga pengujian pada tabel-1 hingga tabel-3 untuk kondisi D adalah 0,91% yang merupakan nilai rata-rata terbaik dibanding kondisi yang lain.

4.2. Pengujian Terhadap Warna Background Pengujian dilakukan di dalam ruangan berukuran 3x3m, menggunakan penerangan lampu 40 watt berada di atas dengan sudut kurang lebih 450 dari objek. Data hasil pengujian sebagai berikut:

Gambar 9. Pengaruh background terhadap hasil Tabel 4. Hasil pengujian warna background

Posisi yang diharapkan A % error B % error 10 10 0 1 90 20 20 0 1 95 30 30 0 1 96.6 40 40 0 1 97.5 50 50 0 97 94 60 61 1.6 97 96.6 70 72 2.8 97 88.5 80 80 0 97 91.2 90 93 3.3 97 95.5

Error rata rata 0.85 93.87 Lokasi: Laboratorium, siang hari (10.12-11.35), penerangan lampu TL

Keterangan:

A = Kondisi warna background warna putih B = kondisi background warna putih serta ada objek

lain yaitu orang bergerak

Pada saat pengambilan data dipilih background tunggal yaitu background berwarna putih apabila dipilih background yang beraneka ragam maka program sulit dalam mengenali obyek.

4.3. Pengujian Monitoring dengan Website Halaman login ini user harus memasukan user name serta password. Hal ini dilakukan untuk dapat melakukan akses ke website liquid monitoring. Apabila username serta password benar maka user dapat melakukan login. Apabila user name serta password dideteksi sebagai super user maka user ini memiliki kekuasaan yang lebih luas dari pada ordinary user.

Gambar 10. Halaman Index website

Gambar 11. Halaman home monitoring Bila session belum terbentuk maka ketika user memilih menu monitor maka halaman website akan redirect ke halaman login. Dalam hal ini user yang terdaftar di tabel admin pada database yang berhak menggunakan layanan monitoring ini

(6)

A-6

Gambar 12. Control panel Monitoring

Melalui halaman control panel monitoring ini terdapat dua menu untuk tujuan user apakah akan melakukan real time monitoring ataukah melihat pass time record monitoring. Apabila dipilih salah satu dari pilihan tersebut maka akan muncul jendela baru halaman monitoring.

Gambar 13. Halaman real time monitoring Selanjutnya apabila user memilih tab real time monitoring akan muncul halaman pop up real time monitoring. Pada halaman ini terdapat data monitoring cairan dalam bentuk tabel serta animasi real time. Pada tabel terdapat 4 kolom yaitu no, waktu, posisi serta pengeluaran cairan. Halaman ini akan otomatis melakukan refresh selama 15 detik sekali untuk meminta lagi data terbaru dari database. Sehingga datanya akan berubah jika ada perubahan posisi cairan.

Gambar 14. Halaman past time record monitoring Pada halaman past time record monitoring dibatasi hanya menampilkan 10 data monitoring

terakhir. Data-data yang lainnya tersimpan dalam database seperti ditunjukkan di gambar 15.

Gambar 15. Data pada database server 5. Kesimpulan

Dari data hasil pengujian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil pengujian dengan tiga kondisi dan waktu yang berbeda diperoleh tingkat kesalahan rata-rata 0,91% dan paling rendah 0,27% pada siang hari jam 12.00-15.30 dengan penerangan lampu TL 40 watt. 2. Sistem dapat digunakan dengan baik pada

ruangan dengan background warna putih. 3. Real time monitoring melalui web berupa

halaman pop up yang di dalamnya terdapat data monitoring cairan dalam bentuk tabel serta animasi real time.

Daftar Pustaka:

Amaliah B, Yuniarti A, Nugroho A.S & Arifin A. Z. (2011): Pemisahan Gigi Pada Dental Panaromic Radiograph Dengan Menggunakan Integral Projection Yang Dimodifikasi. Jurnal

Ilmiah KURSOR Vol 6, No.2, hlm 123-130, Juli 2011.

Anom, V.S. (2004): Sistem monitoring tangki bahan

bakar SPBU berbasis mikrokontroler

menggunakan touchscreen, PENS-ITS.

Basuki, A, Palandi, FJ & Fatchurrahman. (2005):

Pengolahan Citra Digital Menggunakan Visual Basic, penerbit GRAHA ILMU, Yogyakarta.

Kadir, A. (2003): Dasar Pemrograman Web

Dinamis menggunakan PHP, Penerbit ANDI,

Yogjakarta.

Kadir, A. (2003): Konsep & Tuntunan Praktis Basis

Data, Penerbit ANDI, Yogjakarta.

R.C. Gonzalez & R.E.Woods, (2008): Digital Image