PERANCANGAN APLIKASI TEKNIK WRAPPING DAN
SATURATION DALAM CITRA DIGITAL DENGAN
MENGGUNAKAN OPERASI BOOLEAN
Muhammad Nazli Harahap1, Irvan2, Suriati3
1,3Jurusan Teknik Informatika Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan 2
Prodi Pendidikan Matematika FKIP UMSU Jl. HM Jhoni No 70 Medan, Indonesia ˡ nazliharahap@yahoo.com, 2
irvan_zulkarnain@yahoo.co.id, 3suriati_19@yahoo.com
Abstrak
Suatu fungsi boolean bisa dinyatakan dalam tabel kebenaran. Suatu tabel kebenaran untuk fungsi boolean merupakan daftar semua kombinasi angka-angka biner 0 dan 1 yang diberikan ke variabel-variabel biner dan daftar yang memperlihatkan nilai fungsi untuk masing-masing kombinasi biner. Aljabar boolean mempunyai 2 fungsi berbeda yang saling berhubungan. Dalam arti luas, aljabar boolean berarti suatu jenis simbol-simbol yang ditemukan oleh George Boole untuk memanipulasi nilai-nilai kebenaran logika secara aljabar. Dalam hal ini aljabar boolean cocok untuk diaplikasikan dalam komputer. Disisi lain, aljabar boolean juga merupakan suatu struktur aljabar yang operasi-operasinya memenuhi aturan tertentu. Image arithmetic tidak hanya melakukan proses aritmatika/logika terhadap dua atau lebih citra, melainkan dapat juga menggunakan sebuah nilai konstanta untuk diproses keseluruhan pixel citra input. Prosesnya sangat sederhana dan juga tidak memakan waktu yang lama. Hasil perbedaan dari teknik wrapping dan saturation tidak terdapat perbedaan, hal ini disebabkan karena tidak adanya nilai hasil proses yang melebihi batas nilai maximum (255), karena proses operasi logika Boolean tidak seperti proses operasi aritmatika yang hasilnya dapat melebihi batas (255).
Kata Kunci : Aljabar Boolean, Image arithmetic, aritmatika
Abstract
A boolean function can declared in truth table. Something truth table for Boolean function is list all binary combination numbers 0 and 1 that given to binary variables and list that show value function for each binary combination. Boolean algebra has 2 function differ that interconnect. In wide meaning, boolean algebra means something type symbols found by George Boole to misapply values truth logic algebraic. In this casesuitable boolean algebra to be applied in computer. Along side other, boolean algebra also is a structure algebra that those operations meet certain rule. Image arithmetic not only make aritmatika / process logic to two or more image, but can also used a value constant to processed by image pixel overall input. The processis very simple and also not take time that is long. Result difference from wrapping technique and saturation not there isa difference, this was because because lost of process result value that exceed maximum limit value (255), because Boolean logic operation process unlike aritmatika operation process that the result can exceed limit (255).
Key Words : Boolean Algebra, Image arithmetic, arithmetic
1. Pendahuluan
Aljabar boolean merupakan aljabar yang berhubungan dengan variabel-variabel biner dan operasi-operasi logik. Variabel-variabel diperlihatkan dengan huruf-huruf alfabet, dan tiga operasi dasar dengan AND, OR dan NOT (komplemen). Fungsi boolean terdiri dari variabel-variabel biner yang menunjukkan fungsi, suatu tanda sama dengan, dan suatu ekspresi aljabar yang dibentuk dengan menggunakan variabel-variabel biner, konstanta-konstanta 0 dan 1, simbol-simbol operasi logik, dan tanda kurung. Suatu fungsi boolean bisa dinyatakan dalam tabel kebenaran. Suatu tabel kebenaran untuk fungsi boolean merupakan daftar semua kombinasi angka-angka
biner 0 dan 1 yang diberikan ke variabel-variabel biner dan daftar yang memperlihatkan nilai fungsi untuk masing-masing kombinasi biner. Aljabar boolean mempunyai 2 fungsi berbeda yang saling berhubungan. Dalam arti luas, aljabar boolean berarti suatu jenis simbol-simbol yang ditemukan oleh George Boole untuk memanipulasi nilai-nilai kebenaran logika secara aljabar. Dalam hal ini aljabar boolean cocok untuk diaplikasikan dalam komputer. Disisi lain, aljabar boolean juga merupakan suatu struktur aljabar yang operasi-operasinya memenuhi aturan tertentu [1].
Image arithmetic tidak hanya melakukan proses aritmatika/logika terhadap dua atau lebih citra,
melainkan dapat juga menggunakan sebuah nilai konstanta untuk diproses keseluruhan pixel citra input. Prosesnya sangat sederhana dan juga tidak memakan waktu yang lama [2].
Hasil penjumlahan terkadang akan melebihi dari nilai batas atas (255) atau disebut dengan overflow. Hasil yang mengalami overflow dapat dinormalisasi dengan dua cara yaitu :
1. Teknik wrapping pixel yaitu mengulang nilai yang berlebih kembali ke nilai 0 lagi. Sisi negatif dari teknik wrapping dapat mengakibatkan perubahan nilai secara drastis dari nilai maksimum menjadi nilai minimum. Sisi positifnya, perbedaan dari setiap pixel akan tetap terjaga [3].
2. Teknik saturation yaitu teknik dengan mematok nilai overflow menjadi nilai tertinggi saja (255). Teknik saturation akan memberikan hasil yang lebih baik apabila tujuan akhirnya adalah hanya untuk menampilkan citra saja. Namun apabila digunakan untuk melakukan ekstraksi ciri, teknik ini kurang efektif karena dapat menyebabkan hilangnya informasi citra. Apabila keseluruhan pixel mengalami overflow, citra hasil hanya menampakkan citra putih (citra maksimum) saja [3]. Operasi multi image merupakan operasi pengolahan terhadap lebih dari satu objek citra dan menghasilkan sebuah citra keluaran yang merupakan hasil operasi matematis. Operasi ini dilakukan titik per titik dengan lokasi yang bersesuaian pada citra-citra masukan [2]. Berdasarkan permasalahan diatas maka penulis mencoba mengimplementasikannya melalui program dengan judul tugas akhir “Perancangan Aplikasi Teknik Wrapping dan Saturation Dalam Citra Digital Dengan Menggunakan Operasi Boolean” [2].
Tujuan yang ingin dicapai pada penulisan tugas akhir ini adalah untuk memahami bagaimana teknik wrapping dan saturation, serta bagaimana teknik penggabungan dua buah citra (image blending) menjadi sebuah citra keluaran [3].
Agar pembahasan di atas tidak menyimpang dari tujuan, maka penulis memberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut :
1. Format file citra yang digunakan adalah format file yang umum seperti *.BMP dan *.JPG.
2. File citra hasil hanya dapat disimpan dalam format *.BMP dan *.JPG.
3. Format warna yang digunakan adalah RGB (Red, Green, Blue).
4. Pada operasi aritmatika hanya menggunakan operator (AND) (OR) (NOT).
5. Pada operasi aritmatika, citra yang bisa di proses 1000x800 pixel
6. Untuk perancangan perangkat lunak tersebut digunakan bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic.Net.
Secara umum, pengolahan citra digital menunjuk pada pemrosesan gambar 2 dimensi menggunakan komputer. Dalam konteks yang lebih luas, pengolahan citra digital mengacu pada pemrosesan setiap data 2 dimensi .
Citra merupakan larik (array) yang berisi nilai-nilai real maupun komplek yang direpresentasikan dengan bit tertentu [4].
Citra digital adalah gambar dua dimensi yang dapat ditampilkan pada layar monitor komputer sebagai himpunan berhingga (diskrit) nilai digital yang disebut dengan pixel (picture elements). Citra yang baik adalah citra yang dapat menampilkan gambar secara utuh, seperti keindahan gambar dan kejelasan gambar tanpa mengurangi dan tanpa mengubah informasi yang terkandung pada sebuah gambar atau citra. Meskipun sebuah citra kaya akan informasi, namun sering kali citra yang diperoleh mengalami penurunan mutu (degradasi), misalnya mengandung cacat atau derau (noise), warnanya terlalu kontras, kurang tajam, kabur (blurring) dan sebagainya [4].
Penampilan citra dapat dibagi 2 kelompok yaitu citra diam (still images) dan citra bergerak (moving images). Citra diam adalah citra tunggal yang tidak bergerak. Citra bergerak adalah rangkaian citra diam yang ditampilkan secara berurutan (squential) hingga memberikan kesan pada mata seolah-olah gambar tersebut bergerak [4].
Citra merupakan suatu keluaran dari suatu sistem perekam data yang bersifat optik, analog ataupun digital. Perekaman data citra dapat dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Citra Analog
Citra analog yaitu terdiri dari sinyal-sinyal elektromagnetik yang tidak dapat dibedakan sehingga pada umumnya tidak dapat ditentukan ukurannya. Citra analog mempunyai fungsi yang kontinu. Hasil perekaman citra analog dapat bersifat optik yakni berupa foto (film foto konvensional) bersifat sinyal video seperti pada monitor televisi [4].
2. Citra Digital
Citra digital terdiri dari sinyal-sinyal yang dapat dibedakan dan mempunyai fungsi yang tidak kontinu yakni berupa titik-titik warna pembentuk citra. Hasil perekaman citra digital
dapat disimpan pada suatu media magnetic [4].
Citra digital sebagai fungsi intensitas cahaya 2 dimensi f (x,y) dimana x dan y menunjukkan koordinat spasial, dan nilai f pada suatu titik (x,y) sebanding dengan brigthtness (gray level) daru citra di titik tersebut [5].
Citra digital adalah gambar 2 dimensi yang dapat ditampilkan pada layar monitor komputer sebagai himpunan berhingga (diskrit) nilai digital yang disebut dengan pixel (picture elements). Citra digital tidak selalu harus merupakan hasil langsung dari rekaman suatu sistem digital, namun ada juga rekaman data yang bersifat kontinu seperti pada gambar monitor televisi, foto sinar-X, dapat juga berasal dari yang telah mengalami suatu konversi, sehingga citra tersebut selanjutnya dapat diproses melalui komputer [6]
.
Sistem yang dipakai untuk mewakili warna yaitu sistem RGB (Red, Green, Blue). Sistem RGB adalah sistem penggabungan antara warna-warna primer (additive primary colours) yaitu merah (Red), hijau (Green), biru (Blue) untuk memperoleh warna tertentu. Misalnya warna putih diperoleh dari hasil gabungan warna merah = 225, hijau = 255, dan biru = 255. Dalam sistem RGB, warna putih cerah dinyatakan RGB (255, 255, 255). Range nilai dari setiap warna primer adalah 0 sampai 255. Sehingga kemungkinan warna yang dapat terbentuk dengan sistem RGB adalah 255 x 255 x 255 yakni kurang lebih 16,7 juta warna [7].
Tabel 1. Kode Warna
Colours Red Green Blue
Black 0 0 0 Blue 0 0 255 Green 0 255 0 Cyan (Blue+Green) 0 255 255 Red 255 0 0 Magneta (Red+Blue) 255 0 255 Yellow (Red+Green) 255 255 0 White(Red+Green+Bl ue) 255 255 255 Gray 128 128 128 2. Metodologi Penelitian
Aljabar Boolean erat hubungannya dengan variabel-variabel biner dan operasi-operasi logik. Aljabar Boolean memiliki fungsi yang terdiri dari
variabel-variabel biner yang dapat dinyatakan dalam bentuk tabel kebenaran yang memiliki konstanta 0 dan 1, serta simbol-simbol operasi logik tertentu.
Tabel kebenaran dalam sebusah fungsi Boolean terdiri dari daftar semua kombinasi angka-angka biner 0 dan 1 yang diberikan ke variabel-variabel biner dan daftar yang memperlihatkan nilai fungsi untuk masing-masing kombinasi biner [8].
Aljabar Boolean bekerja dengan himpunan {0, 1} pada operasi dan aturan tertentu. Gerbang-gerbang logika erat kaitannya Aljabar Boolen, karena biasa digunakan untuk menyatakan nilai fungsi untuk masing-masing kombinasi biner dengan operator tententu. Logika kombinasi merupakan suatu rangkaian digital yang mempergunakan 2 atau lebih gerbang-gerbang logika.
Gerbang logika merupakan rangkaian dengan satu atau lebih sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal keluaran. Kombinasi beberapa gerbang logika dapat menjadi suatu rangkaian digital yang sangat komplek. Pada dasarnya kompleksitas suatu rangkaian digital dapat disederhanakan sehingga rangkaian digital dapat memanfaatkan gerbang yang lebih sedikit [9].
Operator logika AND digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih ekspresi relasi, akan diangap benar, bila semua ekspresi relasi yang dihubungkan bernilai benar.
Operator logika OR digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih ekspresi relasi, akan dianggap benar, bila salah satu ekspresi relasi yang dihubungkan bernilai benar dan bila ekspresi relasi yang dihubungkan bernilai salah, maka akan bernilai salah.
Operator logika NOT akan memberikan nilai kebalikan dari ekspresi yang disebutkan. Jika nilai yang disebutkan bernilai benar maka akan menghasilkan nilai salah, begitu pula sebaliknya.
Hasil penjumlahan terkadang akan melebihi dari nilai batas atas (255) atau disebut overflow.
Hasil yang mengalami overflow dapat dinormalisasi dengan dua cara. Pertama adalah dengan menggunakan teknik wrapping pixel yaitu dengan mengulang nilai yang berlebih kembali ke 0 lagi. Teknik yang kedua adalah dengan mematok nilai overflow menjadi nilai tertinggi saja (255). Teknik yang kedua ini dinamakan teknik saturation. Kedua teknik ini memiliki sisi positif dan negatifnya. Sisi negative dari teknik wrapping dapat mengakibatkan perubahan nilai secara drastic dari nilai maksimum menjadi minimum. Sisi positifnya, perbedaan dari setiap pixel akan tetap terjaga.
Teknik saturation akan memberikan hasil yang lebih baik apabila tujuan akhirnya adalah hanya untuk menampilkan citra saja. Namun apabila digunakan untuk melakukan ekstraksi cirri, teknik ini kurang efektif karena dapat menyebabkan hilangnya informasi citra. Apabila keseluruhan pixel mengalami overflow, citra hasil hanya menampakkan citra putih (citra maksimum) saja.
Teknik wrapping pixel yaitu mengulang nilai yang berlebih kembali ke nilai 0 lagi. Sisi negatif dari teknik wrapping dapat mengakibatkan perubahan nilai secara drastis dari nilai maksimum menjadi nilai minimum. Sisi positifnya, perbedaan dari setiap pixel akan tetap terjaga [3].
3. Hasil dan Pembahasan
Perancangan perangkat lunak untuk menggabungkan citra digital ini berjalan pada sistem operasi Microsoft Windows XP, dan pembuatan program aplikasi ini menggunakan Microsoft Visual Basic. Net. Dalam implementasi berikut akan ditampilkan hasil perancangan yang telah dibuat.
Operasi logika AND dan dapat dengan mudah dilihat pada suatu citra biner. Perubahan warna yang akan dihasilkan mengikuti tabel kebenaran dari operator logika bersangkutan. Berikut ini adalah gambar hasil tampilan dari proses logika AND dengan menggunakan Teknik Wrapping:
Gambar 1. Hasil Operasi Logika AND Teknik Wrapping
Hasil operasi logika AND Teknik Wrapping dan dapat dengan mudah dilihat pada suatu citra biner. Perubahan warna yang akan dihasilkan mengikuti tabel kebenaran dari operator logika bersangkutan. Berikut ini adalah gambar hasil tampilan dari
proses logika AND dengan menggunakan Teknik Saturation:
Gambar 2. Hasil Operasi Logika AND Teknik Saturation
Operator OR hanya menghasilkan nilai False apabila kedua input bernilai False, selain dari pada itu hasilnya adalah True. Berikut ini adalah gambar hasil tampilan dari operasi logika OR dengan menggunakan Teknik Wrapping:
Gambar 3. Hasil Operasi Logika OR Teknik Wrapping
Hasil Operasi logika OR hanya menghasilkan nilai False apabila kedua input bernilai False, selain dari pada itu hasilnya adalah True. Berikut ini adalah gambar hasil tampilan dari operasi logika OR dengan menggunakan Teknik Saturation:
Gambar 4. Hasil Operasi Logika OR Teknik Saturation
Invert atau logika NOT pada pengolahan citra akan memberikan keluaran hasil berupa kebalikan dari citra input. Logika NOT dapat dilihat dari perbedaan antara AND dengan NAND, OR dengan NOR, atau pada XOR dengan XNOR. Kebalikan yang ditunjukkan oleh masing-masing contoh di atas merupakan kebalikan NOT. Penggunaan dalam citra biner sangat sederhana, apabila citra input bernilai 1 maka keluaran akan bernilai 0, sebaliknya input bernilai 0 akan menghasilkan keluaran bernilai:
Gambar 5. Hasil Operasi NOT Teknik Wrapping
Hasil Operasi logika NOT pengolahan citra akan memberikan keluaran hasil berupa kebalikan dari citra input. Berikut ini adalah gambar hasil
tampilan dari operasi logika NOT dengan menggunakan Teknik Saturation:
Gambar 6. Hasil Operasi Logika NOT Teknik Saturation
Kotak dialog open diperlukan pada saat membuka file citra. Kotak dialog ini ditampilkan setelah pemilihan menu > File > Open. Kotak dialog open ini adalah kotak dialog bawaan atau standar Windows, seperti berikut ini:
Gambar 7. Kotak Dialog Save
Form informasi penulis ini digunakan untuk menampilkan informasi ringkas tentang : Judul Tugas Akhir, Nama Penulis dan NIM serta Ucapan Terima Kasih dari berbagai pihak selama penyusunan Tugas Akhir yang disertai dengan animasi tulisan bergerak, dan Form ini akan tertutup otomatis dengan waktu yang telah ditentukan. Form informasi penulis diperlihatkan sebagai berikut:
Gambar 8. Form About Me 4. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan dalam perancangan perangkat lunak untuk menggabungkan dua buah citra dengan operasi aritmatika penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, dengan metode Teknik Wrapping dan Teknik Saturation, penulis mengambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil operasi aritmatika citra ini dominan menampilkan warna hitam dibandingkan dengan warna putih saja.
2. Kedua teknik ini memiliki sisi positif dan negatifnya. Sisi negatif dari Teknik Wrapping dapat mengakibatkan perubahan nilai secara drastis dari nilai maksimum menjadi minimum. Sisi positifnya, perbedaan dari setiap pixel akan tetap terjaga.
3. Teknik Saturation akan memberikan hasil yang lebih baik apabila tujuan akhirnya adalah hanya untuk menampilkan citra saja. Namun apabila digunakan untuk melakukan ekstraksi ciri, teknik ini kurang efektif karena dapat menyebabkan hilangnya informasi citra. Apabila keseluruhan pixel mengalami overflow, citra hasil hanya menampakkan citra putih (citra maksimum) saja.
Ada pun saran yang dapat diberikan setelah melakukan pembahasan ini antara lain :
1. Pengembangan perangkat lunak penggabungan dua buah citra ini masih dapat dilakukan dengan menambah fasilitas operasi aritmatika citra lain yang dibahas di dalam program ini.
2. Melengkapi alat bantu seperti histogram untuk mengamati perubahan kualitas citra seperti kurva dari masing-masing warna RGB.
3. Diharapkan untuk lanjutan penelitian ini dapat ditambahkan fasilitas pengolahan citra lainnya seperti Filtering, Brightness, Contras.
5. Daftar Pustaka
[1] Widianto, Eko Didik. 2012. Pengenalan Aljabar Boolean. Bandung. Graha Ilmu.
[2] Putra, Darma. 2010. Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta. Andi.
[3] Ramayanti,Desi. 2012. Pengolahan Citra. www. kk.mercubuana.ac.id. Diakses pada tanggal 13 Juli, 2013.
[4] Munir, Rinaldi. 2004. Pengolahan Citra Digital dengan Pendekatan Algoritmik. Bandung . Informatika.
[5] Jain. Anil K. 2009. Fundamental of Digital Image Processing. London. Prenctice Hall International.
[6] Fahmi. 2007. Studi dan Implementasi Watermaking Citra Digital Dengan Menggunakan Fungsi Hash. Bandung. Program Studi Sekolah Tinggi Teknik Informatika, Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung.
[7] Hardiansyah, Rozi. 2013. Perancangan Teknik Wrapping dan Saturation Pada Aplikasi Citra Digital. Medan . Program Studi Teknik Informatika, Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan.
[8] Widianto, Eko Didik. 2012. Pengenalan Aljabar Boolean. Bandung. Graha Ilmu.
[9] Ramza, Harry. 2011, Dasar Teknik Digital Gerbang dan Aljabar Boolean. Medan. Teknik Elektro.
