Path: Top > Member > kory@cyberlib.itb.ac.id

PENINGKATAN KUALITAS CITRA.DARI OBYEK DI BALIK PENGHAMBUR DENGAN METODA OPTIK DAN DIGITAL

Master Theses from / 2005-05-03 12:50:18
Oleh : Endang Juliastuti , S2 - Mechanical Engineering
Dibuat : 2004-00-00, dengan 1 file

Keyword : tissue paper, lens tissue, thermoplastic sheet, and simulated fog, then measured their scattering pattern.
Nomor Panggil (DDC) : T 621.399 JUL
Sumber pengambilan dokumen : 20042329

Pengolahan citra obyek dibalik media penghambur sudah dilakukan pada banyak penelitian. Berbagai metoda optik sudah digunakan, antara lain interferometri, holografi dan "time gating". Metoda-metoda tersebut sedikit rumit, dan membutuhkan perangkat yang sangat stabil atau komponen-komponen khusus. Pada penelitian ini dilakukan peningkatan kualitas citra obyek yang berada dibalik penghambur dengan menggabungkan cara optik dan cara digital. Perangkat optik yang ditinjau menggunakan lensa positif dan tapis ruang berbentuk lubang lingkaran kecil pada bidang fokus lensa. Prinsip yang digunakan adalah bahwa cahaya sejajar yang datang pada lensa positif akan dibiaskan ke titik fokus lensa. Sebuah obyek semi transparan disinari oleh cahaya sej ajar, cahaya yang masih mengandung informasi obyek akan tetap sejajar pada saat sampai di lensa. Sementara itu cahaya yang dihamburkan (yang mengandung noise) tidak lagi sejajar sehingga tidak difokuskan pada titik fokus lensa. Tapis ruang yang dipasang pada bidang fokus akan menghalangi cahaya terhambur (noise) dan akibatnya informasi obyek akan terbentuk di bidang citra. Dilain pihak, diameter tapis ruang membatasi resolusi dari perangkat, yaitu frekuensi ruang maksimum yang dapat diamati pada citra. Dari analisa teoritis yang dilakukan didapat bahwa bila tidak terdapat medium penghambur antara obyek dan pengamat maka makin besar diameter lubang tapis makin besar frekuensi obyek yang dapat diloloskan. Sebaliknya bila terdapat medium penghambur antara obyek dan pengamat makin besar diameter tapis makin sedikit frekuensi obyek yang dapat teramati (detil obyek menjadi tidak terlihat). Jika media penghamburnya bergerak, resolusi perangkat akan mendekati keadaan tanpa media penghambur. Hasil percobaan menunjukkan kecenderungan yang sama dengan analisa teoritis yang dilakukan. Diameter tapis ruang juga menentukan banyaknya noise yang ikut diloloskan bersama sinyal, yang disebabkan oleh cahaya terhambur yang lobs melalui lubang tapis. Dui analisa teoritis yang dilakukan didapatkan bahwa perbandingan sinyal terhadap noise makin kecil dengan bertambah besarnya diameter tapis ruang. Dari percobaan yang dilakukan didapatkan kecenderungan yang sama pula. edia penghambur yang direncanakan digunakan dalam penelitian ini pada awalnya adalah kabut. Usaha untuk mencari kabut yang homogen dan dapat bertahan dalam selang waktu yang cukup tidak berhasil, sehingga digunakan media penghambur lain sebagai pengganti kabut. Dikarenakan sedikitnya literatur yang membahas tentang karakteristik media penghambur, maka dilakukan pengukuran pola hamburan untuk kertas tissue, tissue lensa, termoplastik dan kabut buatan. Dari pola hamburan didapatkan bahwa kertas tissue yang mempunyai daya hambur tertinggi. ada percobaan dengan perangkat optik digunakan dua sumber cahaya yaitu laser He- Ne dan cahaya putih. Media penghambur yang digunakan pada sumber cahaya laser adalah tissue paseo sedang pada sumber cahaya putih digunakan termoplastik. Peningkatan kualitas diukur dengan dua besaran yaitu koefisien korelasi yang menyatakan derajat kesamaan skala keabuan dari setiap piksel yang membentuk citra asli yang tidak mengalami hamburan dengan citra yang mengalami hamburan dan Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) yang menghitung dalam desibel peningkatan kualitas citra hasil pengolahan dibandingkan citra asli. Dari kedua percobaan yang dilakukan didapat bahwa harga PSNR makin kecil dengan makin besarnya diameter tapis ruang. Harga koefisien korelasi optimum didapatkan pada diameter tapis ruang 1,6 mm baik untuk sumber laser (0,368) maupun untuk sumber cahaya putih (0,607). Pengolahan citra secara digital dilakukan berdasarkan asumsi bahwa penghambur senantiasa bergerak secara acak. Citra dibalik penghambur bergerak direkam menggunakan kamera CCD yang dihubungkan dengan sebuah komputer. Perekaman citra dilakukan menggunakan sumber cahaya laser He-Ne dan sumber cahaya putih. Untuk masing-masing sumber cahaya dilakukan perekaman pada beberapa ukuran diameter tapis ruang. Pada setiap ukuran diameter tapis ruang dilakukan perekaman secara berulang-ulang dengan posisi penghambur yang berubah-ubah. Sejumlah citra yang sudah direkam kemudian diolah dengan tiga buah metoda yaitu metoda "or minimum", transformasi Karhunen-Loeve dan metoda perata-rataan sebagai pembanding. Metoda "or minimum" dilakukan dengan cara membandingkan intensitas piksel pada posisi yang sama dari sejumlah citra, kemudian diambil intensitas yang terkecil (minimum) untuk membentuk sebuah citra hasil. Pada transformasi Karhunen-Loeve, dari sejumlah n citra dilakukan transformasi menghasilkan n citra baru yang berupa kombinasi linier dari n citra asal. Citra transformasi ini bahwa perbandingan sinyal terhadap noise makin kecil dengan bertambah besarnya diameter tapis ruang. Dari percobaan yang dilakukan didapatkan kecenderungan yang sama pula. edia penghambur yang direncanakan digunakan dalam penelitian ini pada awalnya adalah kabut. Usaha untuk mencari kabut yang homogen dan dapat bertahan dalam selang waktu yang cukup tidak berhasil, sehingga digunakan media penghambur lain sebagai pengganti kabut. Dikarenakan sedikitnya literatur yang membahas tentang karakteristik media penghambur, maka dilakukan pengukuran pola hamburan untuk kertas tissue, tissue lensa, termoplastik dan kabut buatan. Dari pola hamburan didapatkan bahwa kertas tissue yang mempunyai daya hambur tertinggi. ada percobaan dengan perangkat optik digunakan dua sumber cahaya yaitu laser He- Ne dan cahaya putih. Media penghambur yang digunakan pada sumber cahaya laser adalah tissue paseo sedang pada sumber cahaya putih digunakan termoplastik. Peningkatan kualitas diukur dengan dua besaran yaitu koefisien korelasi yang menyatakan derajat kesamaan skala keabuan dari setiap piksel yang membentuk citra asli yang tidak mengalami hamburan dengan citra yang mengalami hamburan dan Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) yang menghitung dalam desibel peningkatan kualitas citra hasil pengolahan dibandingkan citra asli. Dari kedua percobaan yang dilakukan didapat bahwa harga PSNR makin kecil dengan makin besarnya diameter tapis ruang. Harga koefisien korelasi optimum didapatkan pada diameter tapis ruang 1,6 mm baik untuk sumber laser (0,368) maupun untuk sumber cahaya putih (0,607). Pengolahan citra secara digital dilakukan berdasarkan asumsi bahwa penghambur senantiasa bergerak secara acak. Citra dibalik penghambur bergerak direkam menggunakan kamera CCD yang dihubungkan dengan sebuah komputer. Perekaman citra dilakukan menggunakan sumber cahaya laser He-Ne dan sumber cahaya putih. Untuk masing-masing sumber cahaya dilakukan perekaman pada beberapa ukuran diameter tapis ruang. Pada setiap ukuran diameter tapis ruang dilakukan perekaman secara berulang-ulang dengan posisi penghambur yang berubah-ubah. Sejumlah citra yang sudah direkam kemudian diolah dengan tiga buah metoda yaitu metoda "or minimum", transformasi Karhunen-Loeve dan metoda perata-rataan sebagai pembanding. Metoda "or minimum" dilakukan dengan cara membandingkan intensitas piksel pada posisi yang sama dari sejumlah citra, kemudian diambil intensitas yang terkecil (minimum) untuk membentuk sebuah citra hasil. Pada transformasi Karhunen-Loeve, dari sejumlah n citra dilakukan transformasi menghasilkan n citra baru yang berupa kombinasi linier dari n citra asal. Citra transformasi ini

Deskripsi Alternatif :

Image formation of objects located behind scattering media has been the interest of many research works. Various optical methods were considered, involving among others interferometry, holography, and time gating. These techniques are quite complicated, requiring a very stable setup or special components. In this research, optical and digital methods are combined to improve the quality of the image obtained through a scattering medium. The optical method uses simply an imaging positive lens and a small circular spatial filter placed at the focal point of the lens. The main principle of this technique is that rays parallel to the lens axis will be refracted to the focal point. A semi transparent object is illuminated with a parallel beam, so that those parallel rays incident to the lens still contain the object information, while the scattered rays, producing the noise, are no longer parallel and consequently not concentrated at the focal point of the lens. Placing a small circular spatial filter will block the noise producing rays and hence the object information is recovered at the image plane. On the other hand, the diameter of the spatial filter will limit the resolution of the setup, expressed as the maximum spatial frequency observed at the image. A theoretical analysis showed that in the case of image formation without a scattering medium, the setup resolution will be higher with a wider diameter of the filter. In the contrary, with the presence of a stationary scattering medium between the object and the lens, the resolution will be lower with the wider filter diameter. If the scattering medium moves, the resolution of the system approximates that for the case without scattering media. The measurements carried out in this work confirm the theoretical analysis. The diameter of the spatial filter determines also the amount of noise in the image, which is induced by the scattered rays leaking through the filter hole. Our calculation and measurement results confirm that the signal to noise ratio is higher with the increase of the spatial filter diameter. At the early stage of the work, it was considered to use natural fog as the scattering medium for the experiment. Unfortunately it was not successful to find the appropriate fog which should be homogeneous and should last for a sufficiently long time to enable the measurements. With limited literature about the characteristics of scattering media, we chose some scattering materials i.e. tissue paper, lens tissue, thermoplastic sheet, and simulated fog, then measured their scattering pattern. The simulated fog was produced from the steam of heated water which was fed into a transparent container. The results showed that the tissue paper has the highest scattering power. The experiment on optical image formation were conducted using two light sources i.e. He-Ne laser and white light projector. The scattering media used in conjunction with thw He-Ne laser was tissue paper, whereas a thin thermoplastics sheet was employed with white light. Two criteria were adopted to evaluate the quality improvement of the image. The first is the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR), the second is the correlation coefficient between the unscattered image and the scattered image which has been processed. It was found that PSNR value decrease with a larger diameter of the spatial filter. For both of light sources, the optimum correlation coefficient was found at the diameter of the spatial filter 1.6 mm; its value were 0.368 for He-Ne laser and 0.607 for white light, respectively). In the subsequent stage of the work, digital image processing was conducted using the assumption that the scattering medium always moved randomly. The image behind the moving media was recorded using a CCD camera connected to a computer. Several different diameters of the spatial filter were chosen during the recording, which involved the two light sources separately, i.e. He-Ne laser and white light. For each diameter, the image was recorded many times, each time with a different density of the scattering medium. Three digital processing methods were considered, i.e. the averaging, the so-called "or minimum" and the Karhunen-Loeve transformation. In the "or minimum" method, the gray level of each pixel position of the images was compared to find its minimum value. The ensemble of pixels having the minimum gray level constitutes a new processed image having a higher quality. In the Karhunen-Loeve transformation, n number of original images were first transformed to the n number of new images as a linier combination of the original images. The new images, which illustrate as the correlation between original images, known as the principal image components. After that, a back transformation of the Karhunen-Loeve using a different amount of the principal image components was conducted. In the averaging method, the average gray level in each pixel position was computed from a number of images. The averaging process yielded a new image. It appeared that the "or minimum" method yielded the best improvement in the PSNR (0.24 dB to 4.09 dB). The larger the diameter of the spatial filter, the larger the improvement of PSNR was obtained. A larger filter diameter also increased the correlation coefficient up to 0.071. From the Karhunen-Loeve transformation it appeared that there was no significant improvement in the PSNR (the largest was 0.09 dB), the maximum correlation coefficient being 0.023. From the back transformation of the Karhunen-Loeve it appeared that the best improvement in the PSNR was at the back transformation of 1 principal image component with the diameter of the spatial filter 0.75 mm (the largest was 0.48 dB). In the averaging methods, the largest increase of the PSNR and of the correlation coefficient was 0.54 dB and 0.03, respectively. Finally, a set of polarizer-analyzer was added to the optical set-up. With the presence of a scattering medium between the polarizer and the analyzer, the experiment showed that a higher image intensity was observed from a larger difference in the polarization angle between the polarizer and the analyzer. The addition of the polarizer and the analyzer improved the PSNR and the correlation coefficient. The maximum values obtained were 0.416 dB and 0.034, respectively, for a spatial filter diameter of 1.6 mm. At the smallest diameter of 0.75 mm, the correlation coefficient was smaller than before the addition of the polarizer-analyzer set.

Beri Komentar ?#(1) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID Publisher
OrganisasiS
Nama KontakYoka Adam Nugrahaa, S.Sos.
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon022 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Adrianto Handojo ; Bambang S.P. Abednego ; Moedji Raharto, Editor: kory@

File PDF...