BAB II

Aplikasi Perbaikan Kualiatas Citra X-Ray Organ Tubuh Mnausia Menggunakan
Teknik Perataan Histogram
Meyriam Dwi Pratiwi
1)
DR. Bertalya, Skom., DEA 2)
1) Laboratorium
Teknik
Informatika,
Fakultas
Teknologi
Industri,
Universitas
Gunadarma, Jalan Margonda Raya 100, Depok 16424.
2) Laboratorium Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi,
Universitas Gunadarma, Jalan Margonda Raya 100, Depok 16424.
1) Pos-elektronik : [email protected]
ABSTRAK
Pengolahan citra saat ini banyak digunakan dalam berbagai bidang salah
satunya dibidang kedokteran. Citra yang dihasilkan dari proses rontgen digunakan oleh
seorang dokter untuk mengetahui perkembangan penyakit pasien. Akan tetapi, hasil foto
rontgen ini atau X-ray terlalu besar sulit untuk dibawa pada saat melakukan pemeriksaan
selanjutnya sehingga tidak menjadi efisien. Biasanya foto X-ray yang sudah dicetak
kemudian dimasukkan ke dalam sistem komputerisasi akan menjadi sebuah citra yang
mengalami penurunan kualitas seperti citra terlihat buram, citra terlalu gelap. Oleh karena
itu, perlu dilakukan proses perbaikan kualitas citra menggunakan teknik perataan
histogram. Untuk mengetahui apakah citra hasil proses berkualitas baik, penulis
melakuakn analisis citra X-ray, dengan membandingkan citra asli dengan citra yang telah
dilakukan proses perbaikan kualitas citra tersebut. Untuk menampilkan hasil dari proses
perbaikan kualitas citra dibuat suatu aplikasi menggunakan Java NetBeans IDE 6.1.
Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis hasil perbaikan kualitas citra X-ray
sebanyak 50 citra X-ray organ tubuh manusia yang mengalami penurunan mutu atau
degradasi dengan menggunakan teknik perataan histogram. Proses perbaikan kualitas
citra ini akan menghasilkan citra X-ray dengan tingkat kecemerlangan yang lebih baik,
yang dapat memudahkan dalam proses analisis citra selanjutnya. Selain proses perataan
histogram dilakukan juga teknik peregangan kontras untuk mendapatkan citra X-ray
dengan tingkat kecemerlangan yang lebih baik lagi.
Kata kunci : Citra X-ray, Perbaikan Kualitas Citra, Histogram, Perataan Histogram,
Peregangan Kontras.
1
2
1. Pendahuluan
Seiring dengan perkembangan teknologi saat ini, teknologi informasi semakin tidak
dapat dipisahkan dari multimedia. Situs-situs di internet berlomba untuk membuat
tampilannya semenarik mungkin dengan menyertakan visualisasi berupa gambar atau
video yang dapat diputar.
Salah satu komponen dari multimedia adalah image (citra). Citra merupakan
gambaran tentang karakteristik suatu obyek menurut kondisi variabel tertentu. Citra
sendiri ada dua macam yaitu citra kontinu dan citra diskrit atau citra digital (Rinaldi,2004).
Citra yang dapat diolah dengan komputer hanyalah citra digital. Citra memegang peranan
penting sebagai bentuk informasi visual. Citra mempunyai karakteristik yang tidak dimiliki
oleh data teks, yaitu citra kaya akan informasi. Tetapi meskipun citra kaya akan infomasi,
namun seringkali citra yang kita miliki mengalami penurunan mutu. Agar citra yang
mengalami gangguan mudah diinterpretasikan maka citra tersebut perlu dimanipulasi
menjadi citra lain yang kualitasnya lebih baik. Hal inilah yang disebut dengan pengolahan
citra.
Pengolahan citra adalah pemrosesan citra yang dilakukan untuk memperoleh
citra
yang
baik,
sehingga
mudah
direpresentasikan
oleh
manusia
dan
mesin.(Rinaldi,2004) Proses citra tersebut khususnya dilakukan oleh komputer.
Masukkan dalam proses pengolahan citra adalah citra dan keluarannya adalah citra,
tetapi citra hasil keluaran memiliki kualitas yang lebih baik dari kualitas citra masukan.
Dalam dunia kedokteran, untuk mengetahui penyakit dalam yang diderita
khususnya penderita penyakit tulang, pasien terlebih dahulu harus di rontgen pada
tulangnya atau kerangka tulangnya. Kemudian dokter tersebut dapat mengetahui apakah
pasien mengalami patah tulang, pengroposan tulang, atau penyakit tulang lainnya yang
dialami pasien. Akan tetapi hasil dari rontgen tidak selalu memiliki kualitas citra yang baik
, misalnya hasil citra X-ray terlalu gelap atau ada bagian tulang yang terlihat samar
sehingga gambar tidak terlihat jelas. Hal ini menyebabkan pemeriksaan menjadi tidak
optimal. Oleh karena itu untuk membantu proses diagnosis dokter dalam menggunakan
citra X-ray diperlukan adanya perbaikan kualitas citra X-ray. Tingkat kecemerlangan
suatu citra dapat terlihat pada grafik histogram citra tersebut. Oleh karena itu untuk
memperbaiki
kualitas citra ini penulis menggunakan teknik perataan histogram dan
peregangan kontras citra.
3
2. Tinjauan Pustaka
1. Citra Digital
Citra digital dihasilkan melalui proses digitalisasi sehingga mampu menghasilkan citra
digital, misalnya CT-Scan (Computer Tomographic Scan), USG (Ultra Sound Grapic),
Mammography, kamera digital, scanner, dll. Citra digital disebut juga citra diskrit. Citra
digital merupakan citra yang telah disimpan dalam bentuk file sehingga dapat diolah
dengan menggunakan komputer. Citra digital merupakan suatu larik dua dimensi atau
suatu matriks yang elemen-elemennya menyatakan tingkat keabuan dari elemen
gambar. Jadi informasi yang terkandung bersifat diskrit. Citra digital tidak selalu
merupakan hasil langsung data rekaman suatu sistem. Kadang-kadang hasil rekaman
data bersifat kontinu seperti gambar pada monitor televisi, foto sinar-X, dan lain
sebagainya. Dengan demikian untuk mendapatkan suatu citra digital diperlukan suatu
proses konversi, sehingga citra tersebut selanjutnya dapat diproses dengan komputer.
Komputer digital yang umum dipakai saat ini hanya dapat mengolah citra
digital. Citra digital mengandung sejumlah elemen-elemen dasar.
Elemen-elemen dasar dalam citra digital adalah : (Rinaldi,2004)
1. Kecerahan (brightness)
Kecerahan disebut juga intensitas cahaya. Kecerahan pada sebuah titik (piksel)
di dalam citra bukanlah intensitas yang riil, tetapi sebenarnya adalah intensitas
rata-rata dari suatu area yang melingkupinya.
2. Kontras (contrast)
Kontras menyatakan sebaran terang (lightness) dan gelap (darkness) di dalam
sebuah gambar. Citra dengan kontras rendah dicirikan oleh sebagian besar
komposisi citranya adalah terang atau sebagian besar gelap. Pada citra dengan
kontras yang baik, komposisi gelap dan terang tersebar secara merata.
3. Kontur (contour)
Kontur adalah keadaan yang ditimbulkan oleh perubahan intensitas pada pikselpiksel yang bertetangga. Karena adanya perubahan intensitas mata manusia
dapat mendeteksi tepi-tepi (edge) objek di dalam citra
4. Warna (colour)
Warna adalah persepsi yang dirasakan oleh system visual manusia terhadap
panjang gelombang cahaya yang dipantulkan oleh objek. Setiap warna
mempunyai panjang gelombang (λ). Warna-warna yang diterima oleh mata
merupakan hasil kombinasi cahaya dengan panjang gelombang berbeda.
Kombinasi warna yang memberikan rentang warna yang paling lebar adalah red
(R) merah, green (G) hijau, blue (B) biru.
4
5. Bentuk (shape)
Shape adalah property intrinsic dari objek tiga dimensi, dengan pengertian
bahwa shape merupakan property intrinsic utama untuk sistem visual manusia.
Pada umumnya citra yang dibentuk oleh mata merupakan citra dwimatra (2
dimensi), sedangkan objek yang dilihat umumnya berbentuk trimatra (3 dimensi).
Informasi bentuk objek dapat diekstraksi dari citra pada permulaan prapengolahan dan segmentasi citra.
6. Tekstur (texture)
Tekstur diartikan sebagai distribusi spasial dari derajat keabuan di dalam
sekumpulan piksel-piksel yang bertetangga. Jadi tekstur tidak dapat didefinisikan
untuk sebuah piksel. Sistem visual manusia menerima informasi citra sebagai
suatu kesatuan. Resolusi citra yang diamati ditentukan oleh skala pada mana
tekstur tersebut dipersepsi.
2. Perbaikan Kualitas Citra
Perbaikan kualitas citra (image enhancement) merupakan salah satu proses
awal dalam pengolahan citra (image processing). Perbaikan kualitas diperlukan karena
sering kali citra yang dijadikan objek pembahasan mempunyai kualitas yang buruk,
misalnya citra mengalami derau (noise) pada saat pengiriman melalui saluran transmisi,
citra terlalu terang/gelap, citra kurang tajam, kabur dan sebagainya. Melalui operasi
pemrosesan awal inilah kualitas citra diperbaiki sehingga citra dapat digunakan untuk
aplikasi lebih lanjut, misalnya untuk aplikasi pengenalan (recognition) objek di dalam
citra. (Rinaldi,2004)
Proses-proses yang termasuk ke dalam perbaikan kualitas citra : (Rinaldi,2004)
1. Pengubahan kecerahan gambar (image brightness)
2. Peregangan kontras (contrast strerching)
3. Pengubahan histogram
4. Pelembutan citra (image smoothing)
5. Penajaman (sharpening) tepi (edge)
6. Pewarnaan semu (pseudocolouring)
3. Pembuatan Aplikasi Menggunakan Bahasa Pemograman Java
Pada tahap ini penulis mulai membuat aplikasi perbaikan kualitas citra dengan
mentrasnformasikan semua rancangan tampilan program ke dalam skrip program java
image processing.
5
Untuk membuat program ini digunakan perangkat lunak bahasa pemograman
Java NetBeans IDE 6.1 adalah salah satu bahasa pemograman yang dapat digunakan
untuk melakukan proses pengolahan citra khususnya tentang perbaikan kualitas citra.
Untuk memulai pembuatan program ini penulis harus membuat project baru pada
NetBeans IDE 6.1 dengan cara memilih menu File dan pilih submenu NewProject maka
akan tampil jendela seperti terlihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Tampilan Jendela Project Baru
6
Setelah Jendela Project baru tampil pilih catagories Java, dan pilih Project Java
Application, setelah melakukan pilihan maka dapat mengklik tombol next dan akan tampil
jendela berikutnya seperti pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Tampilan Jendela Pemberian Nama dan Lokasi Project Baru
Pada jendela diatas penulis dapat menuliskan nama project baru misal
PerbaikanCitra, selanjutnya dapat menentukan lokasi dimana tempat project baru
disimpan, biasanya project baru terletak di Documents dan di dalam folder
NetBeansProjects. Setelah memberi nama project dan menentukan lokasi project maka
penulis dapat mengklik tombol Finish.
Selanjutnya akan tampil jendela kerja dimana penulis dapat memulai menuliskan
skrip program.
7
3.1 Pembuatan Halaman Menu Info
Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.11.
Gambar 3.11 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Info
Pada pembuatan halaman Menu Info ini menggunakan Tabbed Paned yang ada
pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke
jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab1 menjadi Info.
Isi menu ini dengan informasi tentang perbaikan kualitas citra, untuk menuliskan
teks pada menu ini dapat menggunakan Tools Palette yaitu Text Area.
8
3.2 Pembuatan Halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra
Dalam pembuatan halaman menu perbaikan kualitas citra dapat terlihat pada
gambar 3.12.
Gambar 3.12 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra
Pada pembuatan halaman Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra ini sama
menggunakan Tabbed Paned yang ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1.
Drag Tabbed Panned pada Palette ke jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab2
menjadi Proses Perbaikan Kualitas Citra.
Pada Menu ini adalah inti dari aplikasi ini, karena menu ini dibuat untuk
memproses perbaikan kualitas citra X-ray organ tubuh manusia. Dalam menu ini terdapat
tombol perintah seperti open, save, clear, equalization, kontras, reset, exit.
Pada tombol perintah open digunakan untuk membuka file citra asli, berikut di
bawah ini adalah potongan program pada java untuk membuka dan menampilkan file
citra asli :
synchronized void BukaCitra(boolean blDownloadImageFile) {
if (fileDialog == null) {
9
fileDialog = new FileDialog(frame, "Open File");
}
fileDialog.setMode(FileDialog.LOAD);
fileDialog.show();
String file = fileDialog.getFile();
if (file == null) { return; }
String directory = fileDialog.getDirectory();
File f = new File(directory, file);
if (blDownloadImageFile) {
try{
image = ImageIO.read(f);
int w = image.getWidth(null);
int h = image.getHeight(null);
rumus(w,h);
image = scale1(w1,w1).filter(image,null);
lblImage.setIcon(new ImageIcon(image)); //untuk menampilkan
image
pada layar
Pada halaman ini juga terdapat tombol perintah simpan file, yang digunakan untuk
menyimpan citra yang telah diproses. Jika pengguna mengklik tombol perintah simpan
maka secara tidak langsung dapat menyimpan hasil citra proses perataan histogram dan
citra hasil perataan histogram dan pengaturan kontras. Hasil citra perataan histogram
dan pengaturan kontras pada saat penyimpanan file citra yang membedakannya adalah
pada hasil citra pengaturan kontras setelah tipe file ada tulisan kontras, misal rusuk.jpg
kontras tetapi pada file citra hasil perataan histogram hanya berupa nama file dan tipe file
misal rusuk.jpg.
Untuk melakukan penyimpanan file hasil citra setelah diproses digunakan
potongan kode program sebagai berikut :
private void btnSaveActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent
evt) {
if (fileDialog == null) {
fileDialog
=
new
FileDialog(frame,
membuka file dialog untuk menyimpan file citra
}
"Save
Image");
//
10
fileDialog.setFile("*.jpg");//menetukan
format
file
mengambil
nama
penyimpanan citra
fileDialog.setMode(FileDialog.SAVE);
fileDialog.show();
String
file
=
fileDialog.getFile();
//
citra yang akan disimpan
String filec= fileDialog.getFile();
if (file == null) { // kondisi jika variable file tidak
terdapat nama file yang akan di simpan
return;
} else if(file.indexOf(".jpg") == -1) {
file = file + ".jpg";
}
String directory = fileDialog.getDirectory();
File f = new File(directory, file); // membuat object file
(menggabungkan nama directory tmpt penyimpanan file dengan nama
fiel yang akan di simpan)
File fc;
if(filec.indexOf(".") == -1) {
fc = new File(directory, filec + " Kontras.jpg");
} else {
int flag = filec.lastIndexOf(".");
filec = filec.substring(0, flag);
fc = new File(directory, filec + " Kontras.jpg");
}
try {
ImageIO.write(src2, "jpg", f);
// Membuat file object
untuk menyimpan citra hasil equalization
ImageIO.write(src3, "jpg", fc); // Membuat file object
untuk menyimpan citra hasil kontras
} catch (IOException ex) {
Logger.getLogger(Menu.class.getName()).log(Level.SEVERE,
ex);
}
}
null,
11
Halaman menu ini juga terdapat tombol clear dan reset. Tombol clear digunakan
untuk membatalkan proses dan mengulang proses tersebut. Tombol clear akan berfungsi
setelah melakukan proses perataan histogram, setelah itu jika menekan tombol clear
citra hasil perataan histogram dan citra asli akan hilang dan tampilan kosong, agar dapat
membuka file citra X-ray asli lainnya yang ingin diproses.
Sedangkan tombol reset
digunakan jika ingin mengembalikan nilai kontras kesemula setelah dilakukan pengaturan
nilai kontras pada citra X-ray.
3.3 Pembuatan Halaman Menu Bantuan
Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Bantuan
Pada pembuatan halaman Menu Bantuan ini menggunakan Tabbed Paned yang
ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke
jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab3 menjadi Bantuan.
Isi menu ini dengan informasi tentang cara penggunaan aplikasi perbaikan
kualitas citra X-ray. Pada menu ini merincikan bagaimana cara menggunakan aplikasi ini.
12
3.4 Pembuatan Halaman Menu Tentang Penulis
Dalam pembuatan halaman menu info dapat terlihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Tampilan Pembuatan Halaman Menu Tentang Penulis
Pada pembuatan halaman Menu Tentang Penulis ini sama seperti menu Info,
Proses Perbaikan Kualitas Citra, Bantuan dengan menggunakan Tabbed Paned yang
ada pada Tools Palette dalam NetBeans IDE 6.1. Drag Tabbed Panned pada Palette ke
jendela kerja, selanjutnya ubah nama Tab4 menjadi Tentang Penulis.
Pada menu ini terdapat informasi tentang pembuat aplikasi proses perbaikan
kualitas citra X-ray organ tubuh manusia.
4. Pengujian Program
Dalam melakukan pengujian aplikasi langkah yang dilakukan adalah jalankan aplikasi
perbaikan kualitas citra X-ray, setelah tampil halaman menu proses perbaikan kualitas
citra, dapat memulai proses dengan cara :
a. Sebagai inputan masukaan citra X-ray yang akan diperbaiki kualitas citranya.
b. Pilih tombol perintah equalization untuk memproses citra asli agar
mendapatkan kualitas citra lebih baik.
c.
Pilih tombol perintah kontras untuk memproses citra hasil perataan histogram
agar pengaturan kontras dapat disesuaikan sesuai kebutuhan yang
diinginkan.
13
5. Penyelesaian
Berikut adalah tahapan uji coba yang dilakukan untuk melakukan proses perbaikan
kualitas citra X-ray organ tubuh manusia dengan teknik perataan histogram :
1. Jalankan Aplikasi perbaikan kualitas citra X-ray. Maka akan tampil seperti
gambar 3.15.
Gambar 3.15 Tampilan Halaman Menu Utama
2. Pilih Menu Proses Perbaikan Kualitas Citra X-ray, menu ini merupakan
tempat dimana melakukan proses perbaikan kualitas citra X-ray. Setelah
memilih menu tersebut akan tampil seperti gambar 3.16.
Gambar 3.16 Tampilan Halaman Proses Perbaikan Kualitas Citra
14
3. Pada menu perbaikan kualitas citra X-ray, pilih citra X-ray organ tubuh
manusia yang akan diperbaiki kualitas citranya dengan cara memilih tombol
perintah Open. Citra yang akan di uji coba adalah bahu.jpg. Jika tombol
perintah open di-klik maka akan tampil seperti pada gambar 3.17.
Gambar 3.17 Buka File Citra Asli
4. Setelah dilakukan pemilihan pada salah satu citra X-ray yang ingin dilakukan
proses perbaikan kualitas citra, maka akan tampil seperti pada gambar 3.18.
Gambar 3.18 Citra Asli X-ray Organ Tubuh Manusia yang Dipilih
5. Untuk
melakukan
proses
perbaikan
menggunakan perataan histogram
kualitas
citra
X-ray
dengan
klik tombol Equalization, maka akan
tampil hasil citra dan histogram hasil perataan, seperti gambar 3.19.
15
Gambar 3.19 Citra X-ray Hasil Perataan Histogram
6. Selanjutnya untuk melakukan proses peregangan kontras pada citra hasil
proses pertaan histogram klik tombol kontras, maka akan tampil hasil citra
dan histogram tersebut, pada proses ini dapat mengatur nilai kontras yang
dinginkan, terlihat pada gambar 3.20.
Gambar 3.20 Citra X-ray Hasil Peregangan Kontras
16
7. Kemudian hasil citra tersebut dapat disimpan dengan cara memilih tombol
save, maka akan tampil seperti gambar 3.21.
Gambar 3.21 Simpan File Citra Hasil Perataan Histogram
& Peregangan Kontras
6. Penutup
1. Kesimpulan
Analisis perbaikan kualitas citra X-ray menggunakan teknik perataan histogram
menghasilkan kualitas citra yang lebih baik, sehingga dapat memudahkan dalam
melakukaan analisis citra selanjutnya. Setelah dilakukan uji coba dan menganalisis 50
citra X-ray yang telah diproses yang dapat dilihat pada tabel 3.1 dapat disimpulkan
bahwa proses perbaikan kualitas citra dengan menggunakan teknik perataan histogram
dapat menghasilkan histogram yang memiliki keabuan yang merata dengan memiliki
distribusi setiap nilai intensitas piksel lebih banyak dan terpenuhi Distribusi suatu nilai
intensitas dapat terlihat dari banyaknya puncak histogram sehingga kecemerlangan citra
tersebut lebih baik.
Penulis berharap agar analisis perbaikan kualiats citra X-ray pada organ tubuh
manusia menggunakan teknik perataan histogram dapat membantu para pelaku dalam
dunia medis khususnya dokter maupun masyarakat awam untuk dapat melakukan
perbaikan kualitas citra X-ray yang baik.
17
2. Saran
Penulis menyadari bahwa penelitian yang dilakukan masih memiliki kekurangan.
Salah satu kekurangan dari penelitian ini adalah dalam menganalisis membutuhkan hasil
digitalisasi yang baik pada citra X-ray. Pada saat proses digitalisasi seharusnya
menghasilkan Citra digital pada foto X-ray yang baik, seperti posisi citra yang lurus dan
tidak miring karena sangat mempengaruhi hasil pada saat perbaikan kualitas citra.
Saran penulis agar menggunakan citra X-ray hasil digitalisasi yang baik agar
lebih mudah dalam melakukan proses perbaikan dan analisis kualitas citra X-ray organ
tubuh manusia.
7. Daftar Pustaka
Agung Slamet Riyadi, Flowchart Catatan Kuliah Sistem Informasi, Universitas
Gunadarma, 2007
Aniarti Murni, Pengantar Pengolahan Citra, Elex Media Komputindo, Jakarta, 1992.
Jain, Anil, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice-Hall International, 1995.
Jain, Ramesh, Machine Vision, McGraw-ill, 1995.
Rinaldi Munir, Pengolahan CITRA DIGITAL dengan Pendekatan Algoritmik, Penerbit
INFORMATIKA, Bandung, 2004.
Suarga, Dasar Pemrograman Komputer Dalam Bahasa Java, Andi, Yogyakarta,2009