APLIKASI PELEMBUTAN CITRA (
IMAGE SMOOTHING
) BERDASARKAN
KOMPUTASI KLASIK DAN KUANTUM
Dini Sundani1, Fajar Ratih Anggraini2, Dewi Agushinta R.3 1Program Doktor Ilmu Komputer Teknologi Informasi
2, 3Jurusan Sistem Informasi Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya No. 100 Pondok Cina - Depok 16424
1, 3{dinisundani, dewiar}@staff.gunadarma.ac.id,2fajar_ratih@student.gunadarma.ac.id.
ABSTRAK
Perbaikan kualitas citra bertujuan untuk melakukan pemrosesan terhadap citra agar memiliki hasil dengan kualitas relatif yang lebih baik dari citra awal. Pelembutan citra (image smoothing) merupakan salah satu operasi perbaikan kualitas citra. Tujuan dari operasi ini adalah untuk menekan gangguan (noise) pada citra. Aplikasi smoothing telah dikembangkan berdasarkan komputasi klasik. Saat ini model komputasi telah berkembang dengan menggunakan prinsip kuantum dimana keadaannya bisa berada diantara nilai 0 dan 1, sedangkan pada komputasi klasik, nilai 0 dan 1 merupakan citra biner. Aplikasi inimelakukan proses smoothing klasik, smoothing biner dan smoothing kuantum. Tampilan aplikasi menggunakan tampilan Graphic User Interface (GUI) yang terdiri dari menu utama dengan 5 menu yaitu menu image processing, menu help, menu about, menu process dan menu exit.Aplikasi ini dibuat dengan bahasa pemrograman Matlab. Hasil aplikasi menunjukkan bahwa citra smoothing biner memiliki waktu proses yang lebih cepat dibandingkan dengan citra smoothing kuantum, tetapicitra smoothing kuantum memiliki kualitas gambar yang lebih baik (jelas) dibandingkan dengan citra smoothing biner.
Kata Kunci: biner, citra, kuantum, smoothing 1. PENDAHULUAN
Citra merupakan bentuk informasi visual yang memiliki informasi lebih banyak dibandingkan dengan informasi yang diperoleh dalam bentuk teks.Pengolahan citra seringkali menghasilkan citra yang memiliki gangguan, sehingga perlu dilakukan proses perbaikan kualitas citra.
Salah satu operasi perbaikan kualitas citra adalah pelembutan citra (image smoothing), yang bertujuan untuk menekan gangguan (noise) pada citra. Pengolahan citra saat ini dilakukan dengan komputasi klasik, yanghanya dapat menyatakan keadaan dalam dua kondisi yang dinyatakan dalam bit (0 dan 1).Saat ini model komputasi telah berkembang dengan menggunakan prinsip kuantum. Pada komputasi kuantum digunakan qubit yang mampu menyatakan tak hingga keadaan yang merupakan kombinasi dari keadaan 0 dan 1 yang disebut dengan superposisi dan merepresentasikan warna hitam dan putih. Perhitungan pada komputasi klasik dilakukan secara paralel, sedangkan komputasi kuantum memiliki sifat untuk berada dalam berbagai macam keadaan (multiple states) sehingga komputasi kuantum dapat melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan danakanmenghasilkan banyak kemungkinan perhitungan.Untuk mengetahui hasil perhitungan maka harus dilakukan pengukuran terhadap qubit, yang memaksa sistem untuk memilih salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat aplikasi smoothing yang akan diproses secara klasik
dan kuantum untuk mendapatkan informasi kualitas citra dan waktu yang diperoleh dari masing-masing proses. Hasil citra dari komputasi klasik berupa citra
smoothing dan biner, sedangkan hasil komputasi kuantum adalah citra smoothing kuantum.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang konsep citra dan salah satu proses perbaikan citra yaitu
smoothing serta pengenalan kuantum.
2.1 Citra
Citra merupakan bentuk informasi visual yang umumnya dalam bentuk dua dimensi (2D) yang memiliki kandungan informasi lebih banyak dibandingkan dengan teks.Citra diperoleh dari penangkapan kekuatan sinar yang dipantulkan oleh objek yang dalam perwujudannya dapat bermacam-macam, mulai dari gambar hitam putih yang tidak bergerak pada sebuah foto dan gambar berwarna yang bergerak.Citra dapat bersifat analog dan dijital. Citra analog adalah citra yang dihasilkan oleh sistem optik yang menerima sinyal analog seperti mata manusia, kamera analog, citra tampilan di layar TV ataupun monitor (sinyal video), sedangkan citra dijital dapat diperoleh langsung oleh kamera dijital,
scanner dan handycam ataupun melalui proses dijitasi terhadap citra analog. Adakalanya citra mengalami gangguan.Agar citra yang mengalami gangguan mudah diinterpretasi baik oleh manusia maupun mesin, maka citra tersebut perlu dimanipulasi menjadi citra lain yang kualitasnya
lebih baik atau proses tersebut dinamakan dengan proses pengolahan citra (Munir, 2004).
2.2 Perbaikan Kualitas Citra
Perbaikan kualitas citra adalah salah satu proses awal dalam pengolahan citrayang bertujuan untuk melakukan pemrosesan terhadap citra agar memiliki hasil dengan kualitas relatif yang lebih baik dari citra awal(Gonzalez, 2004). Perbaikan kualitas citra dilakukan karena citra yang ada mempunyai kualitas yang buruk, misalnya citra mengalami noise, citra terlalu gelap/ terang, citra kurang tajam, citra terlihat kabur dan masih banyak lagi lainnya yang menyebabkan citra itu mengalami perbaikan kualitas. Perbaikan kualitas citra adalah proses mendapatkan citra yang lebih mudah untuk diinterprestasikan oleh mata (Rinaldi, 2004).
2.3 Pelembutan Citra (Image Smoothing)
Pelembutan citra (imagesmoothing) bertujuan untuk menekan gangguan (noise) pada citra. Gangguan tersebut biasanya muncul sebagai akibat dari hasil penerokan yang tidak bagus (sensor noise, photographic grain noise) atau akibat saluran transmisi (pada pengiriman data). Gangguan pada citra umumnya berupa variasi intensitas suatu piksel yang tidak berkorelasi dengan piksel tetangganya. Secara visual, gangguan mudah dilihat oleh mata karena tampak berbeda dengan piksel tetangganya. Piksel yang mengalami gangguan umumnya memiliki frekuensi tinggi (berdasarkan analisis frekuensi dengan transformasi Fourier). Komponen citra yang berfrekuensi rendah umumnya mempunyai nilai piksel konstan atau berubah sangat lambat. Operasi pelembutan citra dilakukan untuk menekan komponen yang berfrekuensi tinggi dan meloloskan komponen yang berfrekuensi rendah (Rinaldi, 2004).
2.4 Kuantum
Model komputasi kuantum adalah komputasi yang dilakukan berdasarkan prinsip kerja atau sifat dari kuantum mekanika yang berbeda dengan komputasi klasik (komputer dijital saat ini). Komputasi klasik hanya akan menghasilkan keadaan dengan dua kondisi yang dinyatakan dalam bit yaitu 0 dan 1, sedangkan dalam komputasi kuantum digunakan qubit yang mampu menyatakan tak hingga keadaan yang merupakan kombinasi dari keadaan 0 dan 1, hal ini yang disebut dengan superposisi. Komputasi kuantum memiliki sifat untuk berada dalam berbagai macam keadaan sehingga akan terdapat banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk megetahui hasil perhitungan maka harus dilakukan pengukuran terhadap qubit, yang menghentikan proses qubit dan memaksa sistem untuk memilih salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada (Eldar, 2001). Hasil dari sebuah algoritma kuantumbersifat probabilistik,
tidak dapat diramalkan dengan pasti hasil dari sebuah algoritma kuantum.
.
3. PEMBAHASAN
Bagian ini akan menerangkan tahapan pembuatan dari aplikasi mulai dari metode hingga hasil.
3.1. Metode
Pembuatan aplikasi dilakukan dalam beberapa tahapan. Tahap pertama yaitu tahap perencanaan, tahap ini merencanakan konsep dasar aplikasi, penggunaan bahasa pemrograman, serta mencari dan mengumpulkan data yang akan digunakan dalam pembuatan aplikasi. Tahap kedua adalah tahap perancangan. Pada tahap ini akan dilakukan perancangan tampilan dari aplikasi yang akan dibuat. Tahap selanjutnya yaitu pembuatan program dengan menggunakan bahasa pemrograman Matlab. Tahap selanjutnya adalah tahap implementasi. Tahap ini merupakan tahap terakhir, dimana program yang telah dibuat akan siap untuk dijalankan sebagai aplikasi. Spesifikasi perangkat lunak yang digunakan untuk membuat aplikasi ini antara lain Windows XP Professional version 2002 SP 2 sebagai sistem operasi, Matlab R2012a (7.14.0.739). Selain perangkat lunak, juga dilengkapi dengan spesifikasi perangkat keras yang digunakan untuk mengembangkan dan menguji coba aplikasi ini yaitu Intel® core™ 2 Duo CPU T6400 @2.00 GHz 1.20 GHz, RAM 2.87 GB, Monitor 14,1’’, HardDisk 233 GB, Mouse.
3.2. Perencanaan Aplikasi
Alur perencanaan dari aplikasi digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1.Flowchart perencanaan aplikasi Perencanaan aplikasi dimulai dengan tampilan menu utama yang terdiri dari 5 sub menu yaitu menu
image processing, help, about, process dan exit. Jika memilih menu image processing maka akan melakukan proses pengolahan citra, dimulai dari mengambil gambar lalu diubah ke gray kemudian diubah ke smoothing selanjutnya diubah ke biner dan dari smoothing juga akan diubah ke kuantum. Jika memilih menu help maka akan menampilkan panduan penggunaan aplikasi. Jika memilih menu
aboutmaka akan menampilkan informasi dari aplikasi. Jika memilih menu process maka akan menampilkan alur proses dari aplikasi dan jika memilih menu exitmaka akan keluar dari aplikasi.
3.3. Perancangan Tampilan
Perancangan tampilan berguna dalam pembuatan aplikasi agar tidak mengalami kesulitan dalam mendesain interface aplikasi yang akan dibuat. Rancangan tampilan terdiri dari menu utama yang memiliki 5 menu yaitu menu image processing, menu help, menu about, menu process (alur proses program) dan menu exit (keluar).
3.4. Pembuatan Program
Pembuatan program menggunakan bahasa pemrograman Matlab. Tampilan program menggunakan guide, di dalam guide tersebut terdapat dua file yaitu berekstensi fig yang akan digunakan untuk desain tampilan dan berekstensi .m yang digunakan untuk menuliskan skrip atau kode sumber program
.
3.5. Implementasi dan Hasil
Langkah-langkah yang dilakukan adalah : 1. Pertama membuka Matlab.
2. Lalu membuka file yang ingin diujikan dengan memilih ‘file‘ lalu ‘open’ untuk mencari file
yang ingin diuji, bisa yang berekstensi .m atau berekstensi .fig.
3. PadaGUIDE Quick Start, memilih Open Existing GUI, lalu program yang ingin diujikan. 4. Tampilan menu utama terdiri dari 5 buah menu
yaitu menu image processing, menu help, menu
about, menu process dan menu exit. Gambar 2 merupakan tampilan menu utama.
Gambar 2.Tampilan menu utama.
Jika memilih menu image processing maka akan muncul gambar 3.Menu image processing
untuk melakukan proses perbaikan citra, yaitu
merubah citra asli menjadi citra gray, dari citra gray diubah kedalam citra smoothing klasik, kemudian citra smoothing klasik diubah ke dalam citra smoothingbiner dan citra smoothing kuantum. Pada tahap ini juga akan dilakukan perbandingan waktu dari ketiga proses yaitu citra smoothing klasik, citra smoothing biner dan citra smoothing kuantum. Contoh citra yang akan dibahas adalah citra lena berwarna dengan ukuran 256x256
Gambar 3.Tampilan awal menu image processing.
Tombol ‘citra asli’ ditekan untuk mengambil citra. Pada gambar 4 terlihat citra yang ingin diuji dipilih.
Gambar 4. Ambil citra
Citra yang ingin diujikan diambil dan diletakkan pada axes1, seperti terlihat pada gambar 5.
Gambar 5. Tampilan citra asli
Selanjutnya pilih tombol ‘citra gray’ untuk mengubah citra asli menjadi citra gray.Waktu yang diperoleh pada tahap ini adalah 0.0025189
seconds. Gambar 6 menunjukkan hasil dari citra asli menjadi citra gray.
Gambar 6. Tampilan citra gray
Tombol ‘smoothing’ digunakan untuk melakukan perbaikan kualitas citra melalui proses smoothing klasik. Waktu yang diperoleh adalah 0.022104 seconds.Gambar 7 menunjukkan hasil dari citra gray menjadi citra
smoothingklasik.
Gambar 7. Tampilan citra smoothing klasik Tombol ‘biner’ digunakan untuk merubah citra
smoothingklasik menjadi citra smoothing biner (hitamputih).Waktu yang diperoleh adalah 0.0035375 seconds.Gambar 8 berikut menunjukkan hasil dari citra smoothing klasik menjadi citra smoothing biner.
Gambar 8.Tampilan citra smoothing biner Tombol ‘kuantum’ digunakan untuk merubah citra smoothingklasik menjadi citra
smoothingkuantum.Tahap kuantummemerlukan
waktu 0.21236 seconds.Gambar 9 menunjukkan hasil dari citra smoothing klasik menjadi citra
smoothing kuantum.
Gambar 9 Tampilan citra smoothing kuantum Tombol ‘back’ ditekan untuk kembali ke menu utama, seperti tampilan kotak dialog di gambar 10.
Gambar 10. Tampilan tombol back image processing
5. Menu ‘help’ untuk melihat keterangan tentang panduan penggunaan aplikasi, terlihat pada gambar 11.
Gambar 11. Tampilan Menu Help
Pada halaman menu help terdapat tombol back
yang memiliki fungsi seperti pada tombol back
di halaman menu image processing yaitu untuk kembali ke menu utama.
6. Menu ‘about’ untuk melihat tentang informasi aplikasi.
Gambar 12. Tampilan Menu About
7. Menu process untuk melihat alur dari proses menu image processing, terlihat pada gambar 13.
Gambar 13.Tampilan Menu Process.
8. Menu exit untuk keluar dari aplikasi. Tampilan akan terlihat sama seperti gambar 10.
Aplikasi pengolahan citra smoothing diujicoba dan diimplementasikan pada beberapa citra uji.Prosespengolahan citra dilakukan dengan komputasi klasik dan kuantum.Berdasarkan hasil yang terlihat pada tabel 1 dan tabel 2., citra
smoothing klasik memiliki kualitas citra yang lebih baik dibandingkan dengan citra smoothing biner dan
smoothing kuantum karena memiliki nilai matriks yang berada diantara 0 dan 1. Citra smoothing biner dan smoothing kuantum memiliki nilai matriks 0 dan 1, tetapi citra smoothing kuantum memiliki kualitas citra yang lebih baik (jelas) dibandingkan dengan citra smoothing biner. Pada citra kuantum terdapat proses pengukuran kuantum untuk menentukan hasil menjadi warna hitam atau putih (0 atau 1) sehingga nilai-nilai yang tidak terlihat menjadi terdeteksi atau terlihat.
Tabel 1, tabel 2 dan tabel 3 berikut menunjukkan hasil uji coba kualitas gambar, nilai matriks dan berdasarkan waktu
Tabel 2. Hasil uji coba berdasarkan nilai matriks
Tabel 3. Hasil uji coba berdasarkan waktu Tabel 1. Hasil uji coba berdasarkan kualitas citra
Citra Tahap
Gray Smoothing Tahap Tahap Biner Kuantum Tahap
Citra Tahap Gray Tahap Smoothing Tahap Biner Tahap Kuantum
Dari citra yang diproses, tabel 3 menunjukkan citra
smoothing biner memiliki waktu proses yang lebih cepat dibandingkan dengan citra smoothing
kuantum.
4. PENUTUP
Tulisan ini telah behasil membuat aplikasi pelembutan citra (image smoothing) yang diolah berdasarkan komputasi klasik dan komputasi kuantum.Aplikasi telah diujicoba dan diimplementasikan pada beberapa citra uji.Berdasarkan hasil aplikasi diperoleh informasi mengenai kualitas citra dan waktu proses dari citra
smoothing klasik,smoothing biner dan smoothing
kuantum. Aplikasi masih dapat dikembangkan lagi dengan menambahkan fungsi-fungsi lain yaitu fungsi simpan citra, cetak citra dan zoom citra.Selain itu dapat dilakukan untuk operasi-operasi pengolahan citra yang lainnya seperti penajaman, deteksi tepi dan lain sebagainya.
PUSTAKA
Yonina Chana Eldar . 2001. Quantum Signal Processing. Department Of Electrical Engineering And Computer ScienceMassachusetts Institute Of Technology
Chien-Chien Tseng and Tsung-Ming Hwang.2003. Quantum Digital Image Processing Algorithm.
Conference on Computer Vision, Graphic and Image Processing.
Rinaldi Munir.2004. Pengolahan Citra Digital
dengan Pendekatan Algoritmik.PenerbitInformatika. Bandung.
Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L. Eddins. 2004. Digital Image Processing Using Matlab. Pearson Education, Inc.
Rafael C. Gonzalez, Richard E Woods.2008. Digital
Image Processing. Pearson Education, Inc.
Xiaowei Fu, Mingyue Ding, Yangguang Sun, Shaobin Chen. 2009. A New Quantum EdgeDetection Algorithm For Medical Images. Proc of SPIE Vol. 7497 749724-6.
Citra Tahap
Gray Smoothing Tahap Tahap Biner Kuantum Tahap
0.0040723 0.024398 0.0036847 0.24025 0.0040761 0.026065 0.0033568 0.24527 0.0030902 0.023882 0.0036572 0.34161 0.0031497 0.024868 0.0035656 0.24276 0.0025962 0.01491 0.0036557 0.2652 0.0033969 0.0228246 0.003584 0.267018 0.0026477 0.028314 0.0024828 0.24254 0.0040791 0.026925 0.0037159 0.23973 0.0025194 0.027459 0.0036323 0.27929 0.0041381 0.018082 0.0036447 0.24102 0.0025364 0.017362 0.0037866 0.27073 0.00318414 0.0236284 0.00417892 0.254662 0.0045283 0.026043 0.0036382 0.27245 0.0026266 0.016891 0.0036056 0.18423 0.0026522 0.025329 0.003697 0.24537 0.0041567 0.025192 0.0035466 0.24998 0.0026467 0.026696 0.003765 0.24443 0.0033221 0.0240302 0.00365048 0.239702 0.002524 0.02842 0.0027278 0.24605 0.0025309 0.027183 0.0035393 0.24944 0.0026222 0.017843 0.0035371 0.25933 0.0043336 0.017199 0.0036905 0.28929 0.0026068 0.026162 0.0028489 0.18823 0.0029235 0.0233614 0.00326872 0.246468
