Digital Image Fundamentals Ferda Ernawan, M.C.S Dian Nuswantoro University

The contents of lecture Sub pokok pembahasan meliputi: The human visual system Light and the electromagnetic spectrum Image representation Sampling, quantisation and resolution Intensitas Resolusi Level Element Citra Digital Contoh Image Processing application Type of Digital Image Case study: image rotation Discussion: give an example review article and generate an idea.

Human Visual System Otot di dalam mata bisa digunakan untuk mengubah bentuk lensa yang memungkinkan kita fokus pada objek yang dekat atau jauh. Sebuah gambar difokuskan ke retina  yang akhirnya mengirimkan  sinyal ke otak

Light and the Electromagnetic Spectrum Cahaya adalah bagian tertentu dari spektrum  elektromagnetik yang dapat dirasakan oleh mata manusia. Spektrum elektromagnetik terbagi sesuai dengan bentuk panjang gelombang energi yang berbeda.

Image Representation Image adalah representasi spasial dari suatu objek dalam bidang dua dimensi f(x,y), dimana x dan y adalah koordinat spatial, dan aplitudo dari f pada koordinat (x,y) disebut intensitas atau tingkat keabuaan dari gambar pada titik. Amplitude dari f pada koordinat (x,y) menunjukkan intensitas brightness dalam citra pada koordinat tersebut. Setiap koordinat merepresentasikan satu sinyal terkecil dari objek (pixel). Setiap pixel memiliki nilai (value atau number) yang menunjukan intensitas keabuan pada pixel tersebut.

Sampling and Quantization Sampling means measuring the value of an image at a finite number of points. Quantization is the representation of the measured value at the sampled point by an integer.

Resolusi Spatial Resolusi spasial dari sebuah gambar ditentukan oleh bagaimana sampling dilakukan. Resolusi spasial hanya mengacu pada detail  terkecil di  gambar.

Intensitas resolusi level Tingkat intensitas yang bit digunakan, lebih kepada rincian tingkat kehalusan di dalam gambar. Intensitas tingkat resolusi biasanya diberikan dalam jumlah bit yang digunakan untuk menyimpan setiap tingkat intensitas. Number of bit Number of intensity level examples 1 2 0,1 4 01, 00, 10, 11 16 0000, 1111, 0101 8 256 01010101, 11111111 65,536 0101010101010101

Derajad keabuan (Grey Level) Image direpresentasikan oleh aras abu-abu (Grey Level) atau kode warna. Nilainya ditentukan oleh bit yang dipakai dan akan menunjukkan resolusi gray level resolution. 1 bit – 2 aras/warna: [0,1] 4 bit – 16 aras/warna: [0,15] 8bit - 256 aras/warna: [0,255] 24 bit – 16.777.216 warna (true color) Red (R): [0,255] Green (G): [0,255] Blue (B): [0,255]

Digital Image Representation

Digital Image Representation Bentuk matrik ini kemudian diolah menurut teori-teori tertentu yang bertujuan untuk menyelesaikan masalah. Bentuk matrik merupakan perwujudan dari bentuk signal digital sehingga process pemecahan dan pengolahan matriks dari gambar biasa disebut digital image processing.

Element Citra digital Kecerahan (Brightness) Intensitas cahaya Kontras (Contrast) Sebaran terang dan gelap dalam sebuah citra. Citra kontras rendah: komposisi sebagian besar terang atau sebagian besar gelap…. Kontur (Contour) Keadaan yang ditimbulkan oleh perubahan intensitas pada pixel-pixel yang bertetangga Contoh: mendeteksi tepi (edge) objek dalam citra.

Element Citra Digital Warna Persepsi yang dirasakan mata terhadap panjang gelombang cahaya λ yang dipantulkan objek. Panjang gelombang tertinggi: merah, terendah: ungu (violet). Bentuk (Shape) Informasi bentuk objek yang diperoleh dari citra yang ditangkap sistem visual-> segmentasi citra. Tekstur (Texture) Distribusi spasial dari derajat keabuan di dalam sekumpulan pixel yang bertetangga. Sistem visual manusia tidak menerima informasi per pixel, tetapi sekumpulan pixel sebagai satu kesatuan .

Image processing applications Image analysis Image watermarking Image reconstruction Image projection Image compression Image recognition Monitoring crowd Texture Segmentation

Type of Digital Image Binary Setiap pixel hanya hitam atau putih, karena hanya ada dua nilai untuk setiap pixel, dan hanya memerlukan satu bit per pixel. Gambar tersebut sangat efficient dalam penyimpanan. Image dengan binary cocok jika untuk text (printed or handwriting), fingerprint, atau architectural plans.

Type of Digital Image Grayscale Setiap pixel berwarna abu-abu, biasanya dari 0 (hitam) ke 255 (putih). Rentang ini berarti bawa setiap pixel diwakili oleh 8 bits, atau 1 byte. Biasanya grayscale dimanfaatkan dalam bidang kedokteran (X-ray), images of printed works

Type of Digital Image RGB Disini masing masing pixel memiliki warna red, green dan blue di dalamnya. Masing masing componentnya memiliki range 0-255, sehingga totalnya adalah 255 power of 3 atau 16, 777, 216 warna dalam image. Total bit yang diperlukan tiap pixel 24, atau biasa disebut 24-bit color image

Type of Digital Image Indexed Gambar berwarna kebanyakan memiliki subset kecil lebih dari enam belas juta warna. Untuk memudahkan penyimpanan dan penanganan file, gambar memiliki peta warna yang terkait, atau palet warna. Palet warna merupakan merupakan daftar dari semua warna yang digunakan dalam gambar tersebut. Setiap pixel memiliki nilai indeks warna dalam peta, tidak seperti pemberian warna pada gambar RGB. Hal ini memungkinkan gambar memiliki 256 warna atau kurang, maka untuk nilai indeksnya hanya akan memerlukan 1 byte untuk menyimpan. Beberapa gambar format file (example: Compuserve GIF).

Type of Digital Image Indexed color image

Case Study: Rotation Image A degree of turn E.g. 90° or a Quarter Turn E.g. 180° or a Half Turn A direction Clockwise Anticlockwise

Rotation Image Degree_rad=degree*pi/180 R=[cos(Degree_rad) sin(Degree_rad); -sin(Degree_rad) cos(Degree_rad)] Rotation=f(x,y)*R

y x A Rotation of 90° clockwise about (0,0) 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 A Rotation of 90° clockwise about (0,0)

Discussion Gives an example to review and critiques a conference article. Example: “Robust Digital Watermarking by Discrete Cosine Transform”. How to generate a new idea from a conference article.

Review We have already studied about: The human visual system Light and the electromagnetic spectrum Sampling, quantisation and resolution Image representation Manfaat Image Processing Element Citra Digital Contoh Image Processing application Type of Digital Image Case Study: Rotation Image Practicum Rotation Image An Example to review a paper and get new idea

Next week, we start to look at techniques for image enhancement