Perbaikan kualitas citra (image enhancement)
merupakan salah satu proses awal dalam pengolahan citra. Perbaikan
kualitas citra diperlukan karena seringkali citra yang dijadikan objek
mempunyai kualitas yang buruk, misalnya citra mengalami derau (noise),
citra terlalu gelap/terang, citra kurang tajam, kabur, dan sebagainya.
Image enhancement juga melibatkan level keabuan dan manipulasi kontras,
pengurangan derau, pemfilteran, penajaman, interpolasi dan magnifikasi,
pseudo warna, dan sebagainya. Yang dimaksud dengan perbaikan kualitas
citra adalah proses mendapatkan citra yang lebih mudah diinterpretasikan
oleh mata manusia. Tujuan perbaikan citra adalah lebih menonjolkan ciri
citra tertentu untuk kepentingan analisis atau menampilkan citra.
Perbaikan citra berguna dalam ekstraksi cirri, analisis citra, dan
tampilan informasi visual. Sedangkan restorasi citra mengacu pada
menghilangkan atau meminimalkan degradasi dalam citra. Termasuk
restorasi citra antara lain deblurring citra yang didegradasi oleh
keterbatasan sensor atau lingkungannya, noise filtering, koreksi
distorsi geometric atau ketidak linieran karena sensor-sensor. Perbedaan
image enhancement dengan image restoration adalah pada image restoration perbedaan degradasi diketahui.
Beberapa teknik perbaikan kualitas citra yang umum digunakan antara lain:
i. Operasi titik
a. Pengubahan kontras
b. Pemotongan noise
c. Mengiris window (window slicing)
d. Model histogram
ii. Operasi spasial
a. Pelembutan noise
b. Filter median
c. Unsharp masking
d. Low-pass, bandpass, high-pass filtering
e. pembesaran
iii. Operasi transformasi
a. Linier filter
b. Root filter
c. Homomorphic filter
iv. Pseudowarna
a. False coloring
b. pseudocoloring
7.1 Pengubahan brightness& contrast citra
Kecerahan/kecemerlangan
gambar dapat diperbaiki dengan menambahkan (mengurangkan) sebuah
konstanta kepada (dari) setiap pixel di dalam citra. Akibat dari operasi
ini, histogram citra mengalami pergeseran.
Secara matematis operasi ini ditulis sebagai:
f(x,y)’ = f(x,y) + b
jika b positif, kecerahan gambar bertambah, sebaliknya jika b negative kecerahan gambar akan berkurang.
Kontras menyatakan sebaran terang dan gelap di dalam sebuah gambar. Citra dapat dikelompokkan ke dalam 3 kategori kontras:
a. Citra
kontras rendah dicirikan dengan sebagian besar komposisi citranya
adalah terang atau sebagian besar gelap. Dari histogramnya terlihat
sebagian besar derajat keabuannya terkelompok bersama atau hanya
menempati sebagian kecil dari rentang nilai-nilai keabuan yang mungkin.
Jika pengelompokan nilai-nilai pixel berada di bagian kiri citranya
cenderung gelap. Jika pengelompokan nilai-nilai pixel berada di bagian
kanan citranya cenderung terang. Hal ini dapat diperbaiki kualitasnya
dengan operasi peregangan kontras.
b. Citra
kontras bagus memperlihatkan jangkauan nilai keabuan yang lebar tanpa
ada suatu nilai keabuan yang mendominasi. Histogram citranya
memperlihatkan sebaran nilai keabuan yang relative seragam.
c. Citra
kontras tinggi, seperti halnya citra kontras bagus, memiliki jangkauan
nilai keabuan yang lebar, tetapi terdapat area yang lebar yang
didominasi oleh warna gelap dan arean yang lebar yang di dominasi oleh
warna terang.
7.2 Pelembutan Citra (Image Smoothing)
Bertujuan
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. Operasi
pelembutan dapat dilakukan pada ranah spasial maupun pada ranah
frekuensi. Pada ranah spasial, operasi pelembutan dilakukan dengan
mengganti intensitas suatu pixel dengan rata-rata dari nilai pixel
tersebut dengan nilai pixel-pixel tetangganya.
Operasi perata-rataan dapat dipandang sebagai konvolusi antara citra f(x,y) dengan penapis h(x,y):
g(x,y) = f(x,y)*h(x,y)
penapis h disebut penapis rerata (mean filter). Dalam ranah frekuensi, operasi konvolusi tersebut adalah:
G(u,v) = F(u,v)H(u,v)
Penapis
h(x,y) pada operasi pelembutan citra disebut juga penapis lolos rendah
(low pass filter), karena penapis tersebut menekan komponen yang
berfrekuensi tinggi (misalnya pixel gangguan, pixel tepi) dan meloloskan
komponen yang berfrekuensi rendah.
a. Penapis lolos rendah
Penapis rata-rata adalah salah satu penapis lolos rendah yang paling sederhana. Aturan untuk penapis lolos rendah adalah:
- Semua koefisien penapis harus positif
- Jumlah semua koefisien harus sama dengan 1
Jika
jumlah semua koefisien lebih besar dari 1, maka konvolusi menghasilkan
penguatan (tidak diinginkan). Jika jumlah koefisien kurang dari 1, maka
yang dihasilkan adalah penurunan, dan nilai mutlak setiap pixel di
seluruh bagian citra berkurang. Akibatnya, citra hasil pelembutan tampak
lebih gelap.
Jika
citra hasil penapisan lolos rendah dikurangi dari citra semula (yang
mengandung derau), maka yang dihasilkan adalah peningkatan relative
komponen citra yang berfrekuensi tinggi tanpa peningkatan komponen
derau.
Penapis
lolos rendah merupakan penapis lanjar (linear). Operasi pelembutan
dapat juga dilakukan dengan menggunakan penapis nirlanjar, yaitu:
1) Penapis minimum
2) Penapis maksimum
3) Penapis median
b. Penapis median
Penapis
ini dikembangkan oleh Tukey. Pada penapis median, suatu window memuat
sejumlah pixel. Window digeser titik demi titik pada seluruh daerah
citra. Pada setiap penggeseran dibuat window baru. Titik tengah dari
jendela ini diubah dengan nilai median dari window tersebut.
Jadi
penapis median menghilangkan nilai pixel yang sangat berbeda dengan
pixel tetangganya. Dalam beberapa kasus dapat dibuktikan bahwa penapis
median memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan penapis rerata
untuk citra yang mengalami gangguan dalam bentuk spike berupa
bercak-bercak putih.
Cara
lain yang dapat dilakukan pada pelembutan citra adalah merata-ratakan
derajat keabuan setiap pixel dari citra yang sama yang diambil
berkali-kali. Misalnya untuk gambar yang sama direkam dua kali, lalu
dihitung intensitas rata-rata untuk setiap pixel:
f’(x,y)= ½ {f1 (x,y) + f2 (x,y)}
c. Penapis lolos tinggi
Aturan penapis lolos tinggi:
1. Koefisien penapis boleh positif, negative, atau nol
2. Jumlah semua koefisien adalah 0 atau 1.
7.3 Penajaman Citra (Image Sharpening)
Operasi
penajaman bertujuan memperjelas tepi pada objek di dalam citra.
Penajaman citra merupakan kebalikan dari operasi pelembutan karena
operasi ini menghilangkan bagian citra yang lembut.
Operasi
penajaman dilakukan dengan melewatkan citra pada penapis lolos tinggi
(high pass filter). Penapis lolos tinggi akan meloloskan (memperkuat)
komponen yang berfrekuensi tinggi (tepi/pinggir objek) dan akan
menurunkan komponen berfrekuensi rendah. Akibatnya pinggiran akan
terlihat lebih tajam dibandingkan sekitarnya.
Karena
penajaman citra lebih berpengaruh pada tepi (edge) objek, maka
penajaman citra sering disebut juga penajaman tepi (edge sharpening)
atau peningkatan kualitas tepi (edge enhancement).
7.4 Pewarnaan semu
Adalah
proses member warna tertentu pada nilai-nilai pixel suatu citra skala
abu-abu pada suatu citra berdasarkan criteria tertentu, misalnya suatu
waarna tertentu untuk suatu interval derajat keabuan tertentu.
7.5 Koreksi geometric
Koreksi
geometric dilakukan pada citra yang memiliki gangguan yang terjadi pada
waktu proses perekaman citra, misalnya pergeseran koordinat citra
(translasi), perubahan ukuran citra, dan perubahan orientasi koordinat
citra (skew). Proses koreksi geometri untuk meningkatkan kualitas citra
tersebut disebut juga dengan koreksi geometri. Koreksi geometri yang
sederhana dilakukan seperti rotasi, translasi, dan penskalaan citra.
