Segmentasi Citra Digital Menggunakan Thresholding Otsu untuk Analisa Perbandingan Deteksi Tepi

Prosiding

ANNUAL RESEARCH SEMINAR 2016 6 Desember 2016, Vol 2 No. 1

ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI

http://ars.ilkom.unsri.ac.id

Segmentasi Citra Digital Menggunakan Thresholding Otsu untuk Analisa Perbandingan Deteksi Tepi Ayu Ambarwati1 Sistem Komputer , Fakultas Ilmu Komputer , Universitas Sriwijaya Jl. Raya Prabumulih-Palembang Km. 32 Indralaya Ogan Ilir 30662 email : [email protected] ,

Rossi Passarella2 dan Sutarno3 Dosen Sistem Komputer , Fakultas Ilmu Komputer , Universitas Sriwijaya Jl. Raya Prabumulih-Palembang Km. 32 Indralaya Ogan Ilir 30662 email : [email protected] , 3 [email protected] informasi penting yang berguna[3]. Ada 3 teknik dalam deteksi tepi yakni operator turunan pertama, turunan kedua dan kompas[4]. Banyaknya metode deteksi tepi saat ini menimbulkan keraguan dalam memilih metode yang tepat dan sesuai dengan kondisi citra[1]. Penelitian tentang ―Performances Analysis of Different Edge Detection Methods on Road Images‖, melakukan perbandingan beberapa metode deteksi tepi terhadap citra jalan, hasil penelitian menunjukkan operator Canny menghasilkan tepi yang lebih baik dari operator lain meskipun sangat kompleks dan membutuhkan waktu komputasi lebih lama. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas hasil deteksi tepi seperti derau, objek dengan intensitas yang sama, dan kepadatan tepi[2]. Masalah tersebut dapat diatasi dengan menyesuaikan nilai-nilai tertentu dalam deteksi tepi seperti mengubah nilai threshold [2]. Nilai threshold diatur terlalu tinggi akan menghilangkan informasi penting pada gambar sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan kesalahan mendeteksi (false edge)[5]. Analisis menerapkan thresholding merupakan cara mengenali citra berdasarkan nilai ambang. Salah satu metode mendapatkan nilai threshold adalah metode Otsu[6]. Metode Otsu merupakan metode popular diantara semua metode thresholding dan metode terbaik dalam mendapatkan nilai threshold secara otomatis[7]. Pada penelitian [3] menerapkan thresholding Otsu untuk meminimalisasikan varian dari pixel hitam dan putih mengenai perbandingan kinerja metode deteksi tepi pada citra wajah. Tujuan penelitian ini melakukan simulasi deteksi tepi yang menerapkan metode deteksi tepi Sobel, Prewitt, Roberts dan Canny menggunakan thresholding Otsu

Abstrak—Pendeteksian tepi menjadi salah satu tahapan penting pengolahan citra dalam proses segmentasi karena dapat mempertegas batas-batas antara objek dan latar belakang. Banyaknya metode deteksi tepi saat ini menimbulkan keraguan dalam memilih metode deteksi tepi yang tepat dan sesuai dengan kondisi citra. Berdasarkan masalah tersebut dilakukan penelitian untuk menganalisis kinerja metode deteksi tepi Sobel, Prewitt, Roberts dan Canny menggunakan thresholding Otsu berdasarkan nilai threshold, waktu proses dan pengamatan visual. Program dibuat menggunakan perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010 Express. Hasil penelitian terhadap tiga citra uji bahwa metode Canny menghasilkan tepian yang tipis dan halus serta tidak menghilangkan informasi penting pada gambar meskipun membutuhkan waktu komputasi yang tidak sedikit. Nilai threshold yang diperoleh dari Otsu merupakan nilai ambang terbaik dan optimal untuk setiap metode. Keywords—Tepi, Sobel, Prewitt, Roberts, Canny, threshold, Otsu.

I. PENDAHULUAN Penerapan pengolahan citra sudah banyak diimplementasikan di berbagai bidang seperti bidang kedokteran, pertanian dan sebagainya. Salah satu tahapan pengolahan citra yakni proses pendeteksian tepi. Deteksi tepi citra berperan penting terhadap keakuratan hasil segmentasi dan analisis citra[1]. Tepi menggambarkan batasbatas antara objek dan latar belakang gambar yang membantu dalam proses segmentasi[2]. Tepi sangat penting dalam pengenalan gambar dan analisis karena mengandung

216

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


berdasarkan nilai threshold, waktu proses dan pengamatan visual. kombinasi warna keabuan) diperoleh menggunakan persamaan 2.1. berikut :

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengolahan Citra Digital Pengolahan citra digital merupakan proses memanipulasi citra dengan bantuan komputer tujuannya yakni memperbaiki kualitas citra dan mengolah informasi pada gambar untuk keperluan pengenalan dan proses selanjutnya[9].

Aras Keabuan = ((Red * 0,299) + (Green * 0,587) + (Blue * 0,114))

3. Citra Biner Citra biner memiliki dua kemungkinan nilai pixel yakni hitam dan putih atau 0 dan 1[8]. Citra biner sering muncul sebagai hasil proses pengambangan (thresholding), segmentasi ataupun morfologi[10].

2.2 Citra Digital Citra digital dibentuk dari sekumpulan piksel (pixel atau ―picture element‖)[8]. Setiap piksel digambarkan sebagai kotak kecil. Citra digital didefinisikan sebagai fungsi f(x,y) ukuran N kolom dan M baris, x y merupakan koordinat spasial dan f adalah titik koordinat yang menunjukkan nilai keabuan dititik tersebut ditunjukkan pada gambar 2.1. 0

2.3 Konvolusi Konvolusi merupakan proses memperoleh suatu piksel baru berdasarkan nilai piksel itu sendiri dan tetangganya, dengan melibatkan kernel[8]. Kernel yang digunakan ukuran 3x3 atau 5x5. Konvolusi dilakukan dengan menggeser kernel sepanjang baris dan kolom sehingga diperoleh nilai yang baru. Ilustrasi konvolusi dijelaskan pada gambar 2.2.

N-1 x

0

Posisi sebuah piksel

y M-1

Gambar 2.1. Sistem koordinat citra berukuran M x N Berdasarkan nilai pixel, citra digital dikelompokkan kedalam tiga jenis citra yaitu : 1. Citra Warna Citra Warna (RGB) memiliki 3 komponen warna yakni Red, Green dan Blue disetiap pixel[8]. Setiap komponen warna menggunakan 8 bit (nilai berkisar 0 sampai 255). Dengan demikian, kemungkinan warna yang bisa disajikan mencapai 255x255x255 atau 16.581.375 warna[10].

Gambar 2.2. Contoh Konvolusi 2.4 Segmentasi Citra Segmentasi citra bertujuan mendapatkan objek-objek citra dengan cara membagi citra ke dalam beberapa daerah yang memiliki kemiripan atribut[8]. Terdapat dua teknik segmentasi citra yaitu mendeteksi diskontinuitas dan similaritas. Pendekatan diskontinuitas membagi citra berdasarkan perubahan intensitas yang tiba-tiba seperti deteksi titik, deteksi garis, dan deteksi tepi. Sedangkan pendekatan similaritas memecah citra ke dalam daerah yang sama menurut beberapa kriteria yang sudah ditentukan, seperti proses thresholding, region growing, dan region splitting dan merging[11].

2. Citra Aras Keabuan Citra aras keabuan memiliki satu nilai kanal disetiap pixel, dengan kata lain nilai kanal red = green = blue [10]. Nilai tersebut menunjukkan tingkat intensitas. Tingkat intensitas dimulai dari warna dimulai dari hitam, keabuan sampai putih. Citra aras keabuan memiliki kedalaman warna 8 bit (256

217

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


( )

2.5 Thresholding Thresholding mengubah citra keabuan menjadi citra biner bergantung pada nilai threshold (T) sehingga dapat diketahui daerah mana yang termasuk objek dan latar belakang[12]. Jika nilai pixel lebih besar dari threshold diatur menjadi 1 sebaliknya jika kurang dari threshold diatur menjadi 0. Secara umum proses thresholding ditunjukkan pada persamaan 2.2. 𝑔(𝑥 𝑦)

,

( ) ( ),

( )( )-

Metode Otsu merupakan metode popular diantara semua metode thresholding dan metode terbaik dalam mendapatkan nilai threshold secara otomatis[7]. 2.6 Deteksi Tepi Deteksi tepi digunakan untuk memperoleh tepi-tepi dari objek[8]. Deteksi tepi menggunakan perubahan nilai intensitas yang drastis pada batas dua area. Tepi didefinisikan sebagai perubahan nilai intensitas derajat keabuan yang mendadak (besar) dalam jarak yang singkat[4]. Tepi mengandung informasi penting berupa bentuk maupun ukuran objek. Terdapat beberapa teknik dalam mendeteksi tepi yaitu orde pertama menggunakan turunan pertama seperti operator Roberts, Prewitt, Sobel lalu orde kedua menggunakan turunan kedua seperti Laplacian of Gaussian (LoG) dan operator kompas yakni mendeteksi tepi kesegala arah mata angin seperti Kirsh, Robinson[8]. Deteksi tepi turunan orde pertama menggunakan operator gradient. Operator gradient didefinisikan sebagai vektor berikut pada persamaan 2.3.

𝑖𝑓 𝑓( 𝑥 𝑦) ≥ 𝑇 𝑖𝑓 𝑓( 𝑥 𝑦) < 𝑇

Persamaan 2.2 menjelaskan bahwa g(x,y) adalah citra biner dari citra aras keabuan f(x,y) dan T menyatakan nilai ambang. 2.5.1 Metode Otsu Konsep thresholding Otsu pertama kali diperkenalkan oleh Nobuyuki Otsu (1979) untuk pengelompokkan citra biner berdasarkan bentuk histogram secara otomatis, mengasumsikan bahwa citra berisi dua kelas dasar dengan bentuk histogram bimodal (foreground dan background)[12]. Tujuan dari metode Otsu membagi histogram citra keabuan kedalam dua daerah yang berbeda secara otomatis tanpa membutuhkan bantuan user. Pendekatan dengan melakukan analisis diskriminan yakni menentukan suatu variabel lalu memaksimumkan variabel tersebut agar dapat memisahkan objek dengan latar belakang[10][13]. Berikut algoritma Otsu menentukan threshold (k)[10]. Nilai k berkisar antara 0 sampai 255.

𝐺𝑥

G[f(x,y] = G0 1 = 𝐺𝑦

[

𝑑𝑓 𝑑𝑥 𝑑𝑓 𝑑𝑦

]

1. Probabilitas setiap pixel pada gray level i Besar gradient magnitude dihitung dengan persamaan 2.4. ni = jumlah pixel pada level ke i

G[f(x,y] =√𝐺𝑥

𝐺𝑦

2. Jumlah kumulatif (zerothCM) ( )

∑

Arah gradient dihitung dengan persamaan 2.5.

3. Rerata kumulatif (firstCM) ( )

θ (x,y) = 𝑡𝑎𝑛

∑

4. Rerata intensitas global (tMean) ∑ 5. Nilai ambang k ditentukan dengan memaksimumkan persamaan : (k*) = max (

𝐺

. 𝑦/ 𝐺𝑥

2.6.1 Sobel Sobel menggunakan dua buah kernel horizontal dan vertikal berukuran 3x3 sehingga perkiraan gradien berada tepat ditengah jendela[3][5]. Operator ini sensitif terhadap noise[3]. Keuntungan operator ini memberikan hasil deteksi tepi yang baik dan mudah dalam implementasi[3]. Operator

(k) )

Dengan

218

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


Sobel sensitif terhadap arah tepi diagonal daripada tepi vertikal dan horizontal[8]. Operator Sobel diterapkan dalam kernel berikut: 𝑎 𝑎 𝑎

𝑎 (𝑥 𝑦) 𝑎

2.6.2 Prewitt Prewitt menggunakan perhitungan gradient yang sama dengan Sobel yakni diperolej dari hasil gabungan konvolusi tepi arah vertikal dan horizontal, tetapi menggunakan nilai konstanta c = 1[8]. Operator ini tidak menekankan pembobotan pada pixel yang lebih dekat dengan titik pusat kernel[14]. Operator Prewitt sensitif terhadap arah tepi vertikal dan horizontal[8].

𝑎 𝑎 𝑎

-1

0

1

1

1

1

-1

0

1

0

0

0

-1

0

1

-1

-1

-1

Gambar 2.3. Kernel ukuran 3x3

Didefinisikan Gx dan Gy pada persamaan 2.6. berikut :

(a) Gx

Gx = (a2 – a0) + (a4 – a6) + c(a3 – a7) Gx = (a2 + ca3 + a4) - (a0 + ca7 + a6)

Gambar 2.6. Kernel Prewitt 2.6.3 Roberts Roberts disebut operator Roberts Cross (silang) karena menggunakan kernel ukuran 2x2 pixel, sehingga tepi yang dihasilkan berada pada tepi atas atau tepi bawah[8]. Ukuran filter kecil membuat komputasi sangat cepat, namun menimbulkan kelemahan yakni sensitif terhadap derau jika tepi itu lemah. Operator Roberts mengambil arah diagonal untuk penentuan arah dalam perhitungan nilai gradient menggunakan persamaan 2.7.

Gy = (a0 – a6) + (a2 - a4) + c(a1 – a5) Gy = (a0 + ca1 + a2) – (a4 + ca5 + a6)

c adalah konstanta yang bernilai 2.

-1

0

1

1

2

1

-2

0

2

0

0

0

-1

0

1

-1

-2

-1

(a) Gx

(b) Gy

Gx = f(x, y) – f(x+1, y+1) Gy = f(x+1, y) – f(x, y+1)

(b) Gy

Gambar 2.4. Kernel Sobel Dalam bentuk konvolusi diimplementasikan sebagai berikut :

Gambar 2.5. Deteksi Tepi Sobel

219

2

4

5

4

2

4

9

12

9

4

5

12

15

12

5

4

9

12

9

4

2

4

5

4

2

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


x

x+1

y

z1

z2

1

0

0

-1

y+1

z3

z4

0

-1

1

0

(b) Rx

(a) Posisi pada citra f

dimana G(x,y) elemen matriks gaussian pada posisi (x,y), π=22/7, e = 2.71828182846, σ ialah nilai standar deviasi. Berdasarkan rumus diatas, salah satu contoh filter Gaussian dengan σ =1.4 dan ukuran kernel 5x5 :

(c) Ry

Gambar 2.7. Kernel Roberts Gambar 2.9. Filter Gaussian Pada simulasi penelitian ini kernel dimodifikasi menjadi kernel 3x3 dengan memberikan nilai 0 pada elemen kernel tambahan[14]. 0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

-1

0

0

-1

0

1

0

Gx

2. Melakukan perhitungan gradient magnitude dan arah tepi. Perhitungan gradient magnitude menggunakan salah satu kernel Roberts, Prewitt, atau Sobel. Dalam penelitian ini menggunakan kernel Sobel. Sedangkan perhitungan arah tepi menggunakan persamaan 2.5. Selanjutnya melakukan orientasi tepi dengan menghubungkan arah tepi ke arah yang dapat ditelusuri dalam citra. Sebagai contoh, terdapat susunan pixel berukuran 5x5. Kemudian dengan melihat piksel a, hanya terdapat empat kemungkinan arah yakni 00, 450, 900, 1350.

Gy

Gambar 2.8. Kernel Roberts 2.6.4 Canny Canny dikembangkan oleh John Canny pada tahun 1986, menggunakan algoritma multi-tahap dalam mendeteksi tepi citra. Algoritma ini memiliki 3 kriteria yakni memberikan tingkat kesalahan yang seminimum mungkin, melokalisasi titik-titik tepi (jarak piksel-piksel tepi yang ditemukan deteksi dan tepi yang sesungguhnya sangat pendek), dan hanya memberikan satu respon untuk satu tepi[8]. Terdapat enam tahap dalam mendeteksi tepi Canny sebagai berikut :

X X X X X X X X X X X X a

X X X X X X X X X X

1. Mengimplementasikan tapis Gaussian untuk mereduksi noise dan meningkatkan kualitas detail citra. Proses ini menghasilkan citra tampak sedikit lebih buram yang. Tujuan proses ini mendapatkan tepian citra yang sebenarnya sehingga garis-garis halus yang berada di area gradasi pada citra masih bisa dideteksi. Filter Gaussian 2D dinyatakan persamaan 2.8. berikut :

G(x,y) =

𝜋𝜎

𝑒

X X

Gambar 2.10. Pembagian sudut gradient penentu arah

3. Memperkecil garis tepi yang muncul dengan menerapkan nonmaximum suppresion sehingga menghasilkan garis tepian yang lebih ramping. Nonmaximum Suppresion dilaksanakan dengan memperhatikan dua titik tetangga yang terletak pada arah tepi. Jika nilai pixel titik perhatian lebih besar daripada gradien kedua tetangga, nilainya akan dipertahankan. Sebaliknya, jika pixel titik perhatian lebih kecil daripada nilai salah satu atau kedua gradien tetangga, nilainya akan diubah menjadi 0.

𝑥 +𝑦 𝜎

220

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


III. PERANCANGAN PROGRAM 3.1 Perancangan Sistem Aplikasi dibuat menggunakan perangkat lunak Microsoft Visual Studio C# 2010 Express. Berikut gambar 3.1. diagram alir program yang akan dibuat :

Mulai

Akuisisi Citra

Mengubah Citra RGB menjadi Aras Keabuan

Meningkatkan Kualitas Citra

Gambar 2.11. Nonmaximum Suppresion

Deteksi Tepi dan Threshold Otsu

4. Menerapkan dua buah threshold (double thresholding). Sederhananya double thresholding bertujuan klasifikasi dua buah nilai High-threshold (T2) dan Low-threshold (T1), dengan T2 ≈ 2T1[7]. Jika nilai pixel lebih besar atau sama dengan T2 maka diatur nilai 255, jika nilai pixel kurang dari atau sama dengan T1 maka diatur menjadi 0. Pixel diantara T1 dan T2 disebut kandidat pixel tepi maka sementara diberi nilai 128.

Analisis Citra

Selesai

Gambar 3.1. Diagram Alir Program

5. Edge tracking by hysteresis bertujuan memperoleh tepian final dengan menekan semua sisi yang tidak terhubung pada tepian yang sangat kuat[15]. Nilai 128 selanjutnya dilakukan pengecekan pada pixel dari 8 arah tetangganya, sehingga pixel hanya bernilai 0 atau 255. Perubahan nilai 128 menjadi nilai 255 apabila semua kondisi terpenuhi yakni jika salah satu atau semua pixel pada 8 arah tetangganya bernilai 255. Proses pengujian dilakukan sampai tidak ada lagi perubahan dari nilai 128 menjadi 255. Selanjutnya, semua pixel yang bernilai 128 yang tersisa diubah menjadi 0. j-1

j

3.2 Akuisisi Citra Citra yang digunakan berupa citra diam tunggal yang diperoleh dari sumber internet (https://homepages.cae.wisc.edu/~ece533/images/) kemudian di-resize menjadi ukuran 320x240 pixel dalam format JPEG. Terdapat 3 buah citra yang digunakan dalam penelitian:

j+1

i-1

255

255

255

255

255

255

i

255

128

255

255

255

255

i+1

255

255

255

255

255

255

(1) Citra Lena

Gambar 2.12. Pengujian mengubah nilai 128 menjadi 255

221

(2) Citra Barbara

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


Mulai

Baca citra aras keabuan

Konvolusi citra terhadap kernel Sobel Sx dan Sy

(3)

Citra Cameramen

Citra Gradient magnitude

Gambar 3.2. Citra digital 3.3 Pengubahan ke aras keabuan Proses pengolahan citra warna lebih sulit karena mengandung tiga komponen warna sehingga perlu diubah menjadi citra aras keabuan. Pengubahan citra RGB bertujuan menyederhanakan citra RGB yang tadinya 3 channels berubah menjadi 1 channels sehingga memudahkan proses selanjutnya. Citra aras keabuan diperoleh menggunakan persamaan 2.1.

Proses Otsu

Dapat nilai threshold sobel

Proses Thresholding

Citra biner hasil deteksi tepi

3.4 Peningkatan Kualitas Citra Pada kenyataannya tidak bisa dipungkiri bahwa citra yang diambil dari kamera akan berisi sejumlah noise. Untuk mencegah noise salah dideteksi perlu adanya peningkatan kualitas citra dilakukan dengan melakukan penapisan citra untuk menghilangkan noise pada citra menggunakan tapis Median ukuran matriks 3x3. Semakin besar ukuran matriks yang digunakan maka akan menghasilkan citra yang kabur tetapi faktanya akan menghilangkan tepi-tepi objek pada citra[3].

Selesai

Gambar 3.3. Flowchart deteksi Tepi Sobel Mulai


Konvolusi citra terhadap kernel Prewitt Px dan Py

3.5 Deteksi Tepi dan Threshold Otsu Tahapan pertama mendeteksi tepi yakni konvolusi citra terhadap kernel 3x3 Sobel/Prewitt/Roberts sehingga menghasilkan citra gradient magnitude. Selanjutnya lakukan proses Otsu pada citra gradient magnitude untuk menghasilkan nilai threshold sehingga diperoleh nilai threshold berbeda tiap operator. Threshold digunakan dalam mempertegas tepian. Pada Canny memiliki banyak tahapan akan dijabarkan pada penjelasan berikutnya. Berikut gambar 3.3. flowchart tahapan deteksi tepi Sobel. Pada Prewitt atau Roberts tinggal diubah kernelnya pada proses konvolusi menggunakan kernel Prewitt atau Roberts.


Proses Otsu

Dapat nilai threshold prewitt

Proses Thresholding


Selesai

Gambar 3.4. Flowchart Deteksi Tepi Prewitt

222

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


3.6 Analisis Citra Analisis citra berdasarkan pengukuran subjektif yakni pengamatan visual dari hasil deteksi tepi citra yang diperoleh dan pengukuran objektif yakni waktu proses dan nilai threshold tiap metode deteksi tepi.

Mulai


Konvolusi citra terhadap kernel Roberts Rx dan Ry

IV. HASIL PENELITIAN 4.1 Pengujian Program Program aplikasi deteksi tepi digunakan untuk mengolah citra masukan menjadi citra deteksi tepi dengan operator deteksi tepi Sobel, Prewitt, Roberts dan Canny. Selain itu program melakukan perhitungan waktu proses dan nilai threshold tiap operator.


Proses Otsu

Dapat nilai threshold roberts

Proses Thresholding


Selesai

Gambar 3.5. Flowchart Deteksi Tepi Roberts Mulai

Baca Citra aras keabuan

Implementasi Filter Gaussian

Gambar 4.1. Contoh tampilan penggunaan aplikasi deteksi tepi

Perhitungan gradient magnitude dan arah tepi

4.2 Pengubahan ke Aras Keabuan Proses pertama kali setelah mendapatkan citra RGB ialah proses grayscalling mengubah citra RGB menjadi citra aras keabuan dengan tujuan mempermudah proses pengolahan. Berikut gambar 4.2. hasil citra aras keabuan pada citra uji.

Nonmaximum Suppression

Proses Otsu

Dapat nilai threshold canny T2 = 2T1 T1= ½ T2

Double Thresholding

Edge Tracking


Selesai

Gambar 3.6. Flowchart Deteksi Tepi Canny

223

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


(a) Roberts

(b) Prewitt

(c) Sobel

(d) Canny

Gambar 4.2. Citra Aras Keabuan

4.3 Peningkatan Kualitas Citra Peningkatan kualitas citra dilakukan untuk memperoleh keindahan citra dan mengoreksi citra dari segala noise akibat perekaman data. Peningkatan kualitas citra dilakukan dengan menerapkan tapis Median ukuran 3x3.

Gambar 4.3. Citra gradient magnitude Untuk menentukan suatu nilai cukup signifikan bisa menggunakan threshold. Suatu nilai pixel pada citra gradient magnitude merupakan bagian dari tepi jika nilainya lebih besar dari threshold. Perhitungan nilai threshold berdasarkan metode Otsu menghasilkan nilai ambang optimal. Nilai ambang tersebut digunakan dalam thresholding untuk mendefinisikan tepi. Pada Canny memiliki banyak tahapan, langkah pertama yang dilakukan citra diperhalus menggunakan Gaussian filter menggunakan persamaan 2.8. Selanjutnya citra dilakukan konvolusi menggunakan kernel Sobel menghasilkan citra gradient magnitude. Kemudian dilanjutkan tahap nonmaxima supression, proses Otsu, double thresholding dan terakhir edge tracking seperti ditunjukkan pada flowchart gambar 3.4. Gambar 4.3. Hasil peningkatan mutu citra menggunakan tapis Median 4.4 Deteksi Tepi dan Threshold Otsu Deteksi tepi dilakukan pada citra yang telah ditingkatkan mutunya. Tahapan pertama mendeteksi tepi yakni melakukan konvolusi citra terhadap masing-masing kernel yang menghasilkan citra baru yakni citra gradient magnitude. (a) Roberts T = 49

224

(b) Prewitt T = 96

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI


(c) Sobel T = 109 (d) Canny T = 111 Gambar 4.4. Hasil deteksi tepi citra Lena dengan nilai threshold Otsu

(a) Roberts T = 35

(c) Sobel T = 111

(c) Sobel T = 120

(d) Canny T = 124

Gambar 4.6. Hasil deteksi tepi citra Cameramen dengan nilai threshold Otsu

4.5 Analisis Citra Berdasarkan hasil pengujian terhadap tiga citra uji secara visual memberikan hasil bahwa metode deteksi tepi Canny menghasilkan tepian citra yang nyata, tipis dan halus. Canny mampu mendeteksi garis halus pada gambar yang tidak dapat dideteksi oleh operator lain. Selain itu tidak menghilangkan informasi penting yang terkandung pada gambar. Sementara pada Sobel, Prewitt maupun Roberts menghasilkan tepian yang tebal sehingga menimbulkan kerancuan dan juga menghilangkan informasi penting yang terkandung pada gambar.

(b) Prewitt T = 97

Tabel 4.1. Waktu proses metode deteksi tepi Citra Uji Operator Roberts Prewitt Sobel Lena 1,67 1,79 3,58 Barbara 1,69 1,95 3,74 Cameramen 1,39 1,53 3,05

(d) Canny T = 111

Gambar 4.5. Hasil deteksi tepi citra Barbara dengan nilai threshold Otsu

Rata-rata

1,58

1,76

3,46

Canny 5,58 5,59 4,62 5,26

Dari tabel 4.1 dapat dilihat waktu proses paling cepat adalah Roberts dengan rata-rata 1,58 detik, sementara Canny membutuhkan waktu yang cukup lama yakni rata-rata 5,26 detik. Hal itu disebabkan Canny menggunakan algoritma multi-tahap sehingga memerlukan komputasi yang cukup banyak. Selain itu banyak sedikitnya waktu pemrosesan juga bergantung pada ukuran kernel yang digunakan, pada penelitian ini menggunakan ukuran kernel 3x3. (a) Roberts T = 52

(b) Prewitt T = 113

225

Prosiding


ISBN : 979-587-626-0 | UNSRI

Tabel 4.2. Nilai Threshold Otsu Citra Uji Threshold Roberts Prewitt Sobel Lena 49 96 109 Barbara 35 97 111 Cameramen 53 113 120


[3] Canny 111 111 124

[4]

Dari tabel 4.2 bahwa keempat metode deteksi tepi memberikan nilai threshold berbeda-beda terhadap ketiga citra uji. Nilai threshold Otsu digunakan untuk mendefinisikan tepi sehingga citra deteksi tepi berupa citra biner yang memiliki nilai 0 atau 255.

[5]

[6]

V. PENUTUP [7] Setelah dilakukan pengujian dan analisa dari hasil simulasi dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Canny memberikan hasil tepian yang tipis dan halus yang tidak bisa oleh dideteksi oleh metode deteksi yang lain. Selain itu Canny tidak menghilangkan informasi penting gambar. 2. Roberts membutuhkan waktu komputasi sangat cepat dibandingkan dengan yang lain, sementara Canny membutuhkan banyak waktu dalam komputasinya.

[8]

[9]

[10] [11]

Nilai threshold Otsu merupakan nilai yang optimal. Nilai threshold diatur terlalu tinggi akan menghilangkan informasi pada gambar sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan kesalahan mendeteksi tepian.

[12]

REFERENSI [1]

[2]

[13]

Febriani and L. ETP, ―Analisis Penelusuran Tepi Citra Menggunakan Detektor Tepi Sobel dan Canny,‖ Proceeding, Semin. Ilmu Nas. Komput. dan Sist. Intelijen, pp. 20–21, 2008. M. Avlash and L. Kaur, ―Performances Analysis of Different Edge Detection Methods on Road Images,‖ Int. J. Adv. Res. Eng. Appl. Sci., vol. 2, no. 6, pp. 27– 38, 2013.

[14]

[15]

226

S. B. Kutty, S. Saaidin, P. Nor, A. Megat, and S. A. Hassan, ―Evaluation of Canny and Sobel Operator for Logo Edge Detection,‖ vol. 2, no. Istmet, pp. 153– 156, 2014. D. Agushinta R and A. Diyanti, ―Perbandingan Kinerja Metode Deteksi Tepi pada Citra Wajah,‖ 2004. Z. Othman, M. Rafiq, and A. Kadir, ―Comparison of Canny and Sobel Edge Detection in MRI Images,‖ pp. 133–136. R. F. Gusa, ―Pengolahan Citra Digital untuk Menghitung Luas Daerah Bekas Penambangan Timah,‖ J. Nas. Tek. Elektro, vol. 2, no. 2, pp. 27–34, 2013. M. Fang, G. Yue, and Q. Yu, ―The Study on An Application of Otsu Method in Canny Operator,‖ Int. Symp. Inf. …, vol. 2, no. 4, pp. 109–112, 2009. A. Kadir and A. Susanto, Teori dan Aplikasi Pengolahan Citra. Yogyakarta, Indonesian: Andi, 2013. M. Kamal and R. Suko Basuki, ―Segmentasi Citra Daun Tembakau Berbasis Deteksi Tepi Menggunakan Algoritma Canny,‖ 2012. D. Putra, Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta, Indonesian: Andi, 2010. E. Prasetyo, Pengolahan Citra Digital dan Aplikasinya Menggunakan MatLab. Yogyakarta, Indonesian: Andi, 2011. V. Sucharita, S. Jyothi, and D. M Mamatha, ―Evaluation of the Digital images of Penaeid Prawns Species Using Canny Edge Detection and Otsu Thresholding Segmentation,‖ Int. J. Emerg. Technol. Comput. Appl. Sci. ( IJETCAS ), pp. 117–121, 2013. N. Otsu, ―A threshold selection method from graylevel histograms,‖ IEEE Trans. Syst. Man. Cybern., vol. 9, no. 1, pp. 62–66, 1979. M. Yunus, ―Perbandingan Metode-metode Edge Detection untuk Proses Segmentasi Citra Digital,‖ J. Teknol. Inf., vol. 3, no. 2, pp. 146–160. C. Danil, ―Edge Detection dengan Algoritma Canny,‖ pp. 197–203.

Segmentasi Citra Digital Menggunakan Thresholding Otsu untuk Analisa Perbandingan Deteksi Tepi

Recommend Documents