Wikipedia

Pengolahan citra digital

pengolahan citra yang berbentuk digital dengan algoritme
Revisi sejak 8 Desember 2023 07.46 oleh 36.39.239.106 (bicara)

Pengolahan citra digital adalah salah satu cabang informatika (ilmu komputer) yang berkutat pada usaha untuk melakukan transformasi suatu citra menjadi citra lain dengan menggunakan teknik tertentu.

Definisi

Berikut ini adalah definisi dasar yang dipergunakan dalam pengolahan citra digital.

Citra

Citra adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinu menjadi gambar diskret melalui proses pencuplikan. Gambar analog dibagi menjadi N baris dan M kolom sehingga menjadi gambar diskret. Persilangan antara baris dan kolom tertentu disebut dengan piksel. Contohnya adalah titik pada baris n dan kolom m disebut dengan piksel [n, m].

Pencuplikan

Pencuplikan (sampling) adalah proses untuk menentukan warna pada piksel tertentu pada citra dari sebuah gambar yang kontinu. Pada proses ini, dicari warna rata-rata dari gambar analog yang kemudian dibulatkan (didiskretkan). Pencuplikan sering juga disebut proses digitisasi. Pencuplikan merupakan bagian dari metodologi statistika.

Kuantisasi

Adakalanya, dalam proses pencuplikan, warna rata-rata yang didapat dibulatkan ke tingkat warna tertentu. Contohnya, apabila dalam citra hanya terdapat 16 tingkatan warna abu-abu, nilai rata-rata yang didapat dari proses pencuplikan harus dibulatkan ke 16 tingkatan tersebut. Proses mengasosiasikan warna rata-rata dengan tingkatan warna tertentu disebut dengan kuantisasi.

Derau

Derau (noise) adalah gambar atau piksel yang mengganggu kualitas citra. Derau dapat disebabkan oleh gangguan fisis (optik) pada alat akuisisi ataupun secara disengaja akibat proses pengolahan yang tidak sesuai. Contohnya adalah bintik hitam atau putih yang muncul secara acak dan tidak diinginkan di dalam citra. Bintik acak ini disebut dengan derau garam–merica. Banyak metode yang ada dalam pengolahan citra digital bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan derau.

Sejarah

Sensor Gambar

Dasar dari sensor gambar modern adalah teknologi metal–oxide–semiconductor (MOS),[1] yang berasal dari penemuan MOSFET (MOS field-effect transistor) oleh Mohamed M. Atalla dan Dawon Kahng di Bell Labs pada tahun 1959.[2] Hal ini mengarah pada pengembangan sensor gambar digital semikonduktor, termasuk charge-coupled device (CCD) dan kemudian sensor CMOS.[1][3]

Charge-coupled device (CCD) ini ditemukan oleh Willard S. Boyle dan George E. Smith di Bell Labs pada tahun 1969.[4] Saat meneliti teknologi MOS, mereka menyadari bahwa muatan listrik adalah analogi dari gelembung magnetik dan bahwa muatan itu dapat disimpan pada sebuah kapasitor MOS kecil. Karena cukup mudah untuk memproduksi serangkaian kapasitor MOS berjejer, mereka menghubungkan tegangan yang sesuai sehingga muatan dapat dipindahkan dari satu ke yang berikutnya.[1] CCD adalah rangkaian semikonduktor yang kemudian digunakan dalam kamera video digital pertama untuk siaran televisi.[5]

Sensor Piksel Aktif NMOS (APS) ditemukan oleh Olympus di Jepang pada pertengahan tahun 1980-an. Hal ini dimungkinkan oleh kemajuan dalam pembuatan perangkat semikonduktor MOS, dengan pengecilan MOSFET mencapai tingkat mikron dan kemudian sub-mikron yang lebih kecil.[6][7] APS NMOS ini diproduksi oleh tim Tsutomu Nakamura di Olympus pada tahun 1985.[8] Sensor Piksel Aktif CMOS (sensor CMOS) kemudian dikembangkan oleh tim Eric Fossum di NASA Jet Propulsion Laboratory pada tahun 1993.[9] Pada tahun 2007, penjualan sensor CMOS telah melampaui sensor CCD.[10]

Kompresi Gambar

Salah satu perkembangan penting dalam teknologi kompresi gambar digital adalah transformasi kosinus diskrit (DCT), sebuah teknik kompresi berkehilangan yang pertama kali diusulkan oleh Nasir Ahmed pada tahun 1972.[11] Kompresi DCT menjadi dasar untuk JPEG, yang diperkenalkan oleh Joint Photographic Experts Group pada tahun 1992.[12] JPEG mengompresi gambar menjadi ukuran file yang jauh lebih kecil, dan telah menjadi format berkas gambar yang paling banyak digunakan di Internet.[13] Algoritma kompresi DCT yang sangat efisien-nya banyak bertanggung jawab atas penyebaran luas gambar digital dan foto digital,[14] dengan beberapa miliar gambar JPEG diproduksi setiap hari.[15]

Pemrosesan Sinyal Digital (DSP)

Revolutioner dalam pemrosesan sinyal elektronik terjadi dengan adopsi luas teknologi MOS pada tahun 1970-an.[16] Teknologi sirkuit terpadu MOS menjadi dasar untuk mikroprosesor dan mikrokontroler pertama dalam bentuk satu chip pada awal tahun 1970-an,[17] dan kemudian mikroprosesor sinyal digital (DSP) pertama dalam bentuk satu chip pada akhir tahun 1970-an.[18][19] Chip DSP sejak itu telah banyak digunakan dalam pemrosesan gambar digital.[18]

Algoritma transformasi kosinus diskrit (DCT) dalam kompresi gambar telah banyak diimplementasikan dalam chip DSP, dengan banyak perusahaan mengembangkan chip DSP berdasarkan teknologi DCT. DCT secara luas digunakan untuk pengodean, penguraian, pengodean video, pengodean audio, multiplexing, sinyal kontrol, sinyal, konversi analog-digital, pemformatan luminans dan perbedaan warna, serta format warna seperti YUV444 dan YUV411. DCT juga digunakan untuk operasi pengodean seperti estimasi gerakan, kompensasi gerakan, prediksi inter-frame, kuantisasi, bobot perseptual, pengodean entropi, pengodean variabel, dan vektor gerakan, serta operasi penguraian seperti operasi invers antara format warna yang berbeda (YIQ, YUV, dan RGB) untuk tujuan tampilan. DCT juga umumnya digunakan untuk chip pengodek/pengodek televisi definisi tinggi (HDTV).[20][21]

Operasi

Operasi yang dilakukan untuk mengubah suatu citra menjadi citra lain dapat dikelompokkan berdasarkan tujuan transformasi ataupun cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra.

Berdasarkan tujuan transformasi, operasi pengolahan citra digital dikelompokkan sebagai berikut:

  • Peningkatan kualitas citra (image enhancement)
Operasi peningkatan kualitas citra bertujuan untuk meningkatkan fitur tertentu pada citra.
  • Pemulihan citra (image restoration)
Operasi pemulihan citra bertujuan untuk mengembalikan kondisi citra pada kondisi yang diketahui sebelumnya akibat adanya pengganggu yang menyebabkan penurunan kualitas citra.

Berdasarkan cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra, operasi pengolahan citra digital dikelompokkan sebagai berikut:

  • Operasi titik, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya hanya ditentukan oleh nilai piksel itu sendiri.
  • Operasi area, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya dipengaruhi oleh piksel tersebut dan piksel lainnya dalam suatu daerah tertentu. Salah satu contoh dari operasi berbasis area adalah operasi ketetanggaan yang nilai keluaran dari operasi tersebut ditentukan oleh nilai piksel-piksel yang memiliki hubungan ketetanggaan dengan piksel yang sedang diolah.
  • Operasi global, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya ditentukan oleh keseluruhan piksel yang membentuk citra.

Alat bantu matematika

Alat bantu matematika yang sering dipakai dalam pengolahan citra adalah sebagai berikut:

Algoritme

Berikut ini adalah algoritme yang biasa dipakai dalam pengolahan citra. Algoritme di bawah ini dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan pendekatan yang dilakukan dalam memanipulasi citra asli.

Algoritme berbasis histogram

Algoritme kelompok ini menggunakan histogram citra awal untuk menghasilkan citra baru.

  • Peregangan kontras
  • Ekualisasi histogram
  • Filter minimum
  • Filter median
  • Filter maksimum

Algoritme berbasis matematika

Algoritme pada kelompok ini menggunakan piksel/beberapa piksel untuk menjadi masukan suatu fungsi matematis untuk menentukan nilai piksel pada citra hasil.

  • Biner
Operasi ini berbasis operasi Boolean (AND, OR, NOT) untuk memanipulasi citra
  • Aritmetika
Operasi ini berbasis operasi aritmetika (penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian citra)
  • Geometri

Algoritme berbasis konvolusi

Algoritme jenis ini adalah salah satu proses penyaringan citra yang sering dilakukan pada proses pengolahan gambar dengan menggunakan masker tertentu.

Lihat pula

Referensi

  1. ^ a b c Williams, J. B. (2017). The Electronics Revolution: Inventing the Future. Springer. hlm. 245–8. ISBN 978-3-319-49088-5. 
  2. ^ "1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine. Computer History Museum. Diarsipkan dari versi asli tanggal 3 Oktober 2019. Diakses tanggal 31 Agustus 2019. 
  3. ^ Gonzalez, Rafael C. (2008). Digital image processing. Woods, Richard E. (Richard Eugene), 1954- (edisi ke-3rd). Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall. hlm. 23–28. ISBN 978-0-13-168728-8. OCLC 137312858. 
  4. ^ James R. Janesick (2001). Scientific charge-coupled devices. SPIE Press. hlm. 3–4. ISBN 978-0-8194-3698-6. 
  5. ^ Boyle, William S; Smith, George E. (1970). "Charge Coupled Semiconductor Devices". Bell Syst. Tech. J. 49 (4): 587–593. doi:10.1002/j.1538-7305.1970.tb01790.x. 
  6. ^ Fossum, Eric R. (12 July 1993). "Active pixel sensors: Are CCDS dinosaurs?". Dalam Blouke, Morley M. Charge-Coupled Devices and Solid State Optical Sensors III. Proceedings of the SPIE. 1900. hlm. 2–14. Bibcode:1993SPIE.1900....2F. CiteSeerX 10.1.1.408.6558  . doi:10.1117/12.148585. 
  7. ^ Fossum, Eric R. (2007). "Active Pixel Sensors" (PDF). Eric Fossum. 
  8. ^ Matsumoto, Kazuya; et al. (1985). "A new MOS phototransistor operating in a non-destructive readout mode". Japanese Journal of Applied Physics. 24 (5A): L323. Bibcode:1985JaJAP..24L.323M. doi:10.1143/JJAP.24.L323. 
  9. ^ Fossum, Eric R.; Hondongwa, D. B. (2014). "A Review of the Pinned Photodiode for CCD and CMOS Image Sensors". IEEE Journal of the Electron Devices Society. 2 (3): 33–43. doi:10.1109/JEDS.2014.2306412  . 
  10. ^ "CMOS Image Sensor Sales Stay on Record-Breaking Pace". IC Insights. 8 Mei 2018. Diarsipkan dari versi asli tanggal 21 Juni 2019. Diakses tanggal 6 Oktober 2019. 
  11. ^ Ahmed, Nasir (Januari 1991). "How I Came Up With the Discrete Cosine Transform". Digital Signal Processing. 1 (1): 4–5. doi:10.1016/1051-2004(91)90086-Z. Diarsipkan dari versi asli tanggal 10 Juni 2016. Diakses tanggal 10 Oktober 2019. 
  12. ^ "T.81 – DIGITAL COMPRESSION AND CODING OF CONTINUOUS-TONE STILL IMAGES – REQUIREMENTS AND GUIDELINES" (PDF). CCITT. September 1992. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 17 Juli 2019. Diakses tanggal 12 Juli 2019. 
  13. ^ "Pengertian Format Gambar JPEG". BT.com. BT Group. 31 Mei 2018. Diarsipkan dari versi asli tanggal 5 Agustus 2019. Diakses tanggal 5 Agustus 2019. 
  14. ^ "Apa Itu JPEG? Objek Tak Terlihat yang Kamu Lihat Setiap Hari". The Atlantic. 24 September 2013. Diarsipkan dari versi asli  tanggal 9 Oktober 2019. Diakses tanggal 13 September 2019. 
  15. ^ Baraniuk, Chris (15 Oktober 2015). "Perlindungan Salinan Bisa Diterapkan pada Berkas JPEG". BBC News. Diarsipkan dari versi asli tanggal 9 Oktober 2019. Diakses tanggal 13 September 2019. 
  16. ^ Grant, Duncan Andrew; Gowar, John (1989). Power MOSFETS: theory and applications. Wiley. hlm. 1. ISBN 978-0-471-82867-9. The metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is the most commonly used active device in the very large-scale integration of digital integrated circuits (VLSI). During the 1970s these components revolutionized electronic signal processing, control systems and computers. 
  17. ^ Shirriff, Ken (30 Agustus 2016). "The Surprising Story of the First Microprocessors". IEEE Spectrum. Institute of Electrical and Electronics Engineers. 53 (9): 48–54. doi:10.1109/MSPEC.2016.7551353. Diarsipkan dari versi asli tanggal 13 Oktober 2019. Diakses tanggal 13 Oktober 2019. 
  18. ^ a b "1979: Single Chip Digital Signal Processor Introduced". The Silicon Engine. Computer History Museum. Diarsipkan dari versi asli tanggal 3 Oktober 2019. Diakses tanggal 14 Oktober 2019. 
  19. ^ Taranovich, Steve (27 Agustus 2012). "hapus bg". EDN. Diakses tanggal 14 Oktober 2019. 
  20. ^ Stanković, Radomir S.; Astola, Jaakko T. (2012). "Reminiscences of the Early Work in DCT: Interview with K.R. Rao" (PDF). Reprints from the Early Days of Information Sciences. 60. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 13 Oktober 2019. Diakses tanggal 13 Oktober 2019. 
  21. ^ "Space Technology Hall of Fame:Inducted Technologies/1994". Space Foundation. 1994. Diarsipkan dari versi asli tanggal 4 Juli 2011. Diakses tanggal 7 Januari 2010. 

Bacaan lebih lanjut

  • Gonzalez, R. C.; Woods, R. E. (2018). Digital Image Processing (edisi ke-4). Essex: Pearson Education Ltd. ISBN 978-1-2922-2304-9. OCLC 1120684007. 
  • Iswindarty, Peny (2013). Nanik, ed. Pengolahan Citra Digital 1 untuk SMK/MAK Kelas XI. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. 
Diperoleh dari "https://wiki-indonesia.club/w/index.php?title=Pengolahan_citra_digital&oldid=24967240"