Potensi Pengolahan Citra pada Sistem Komunikasi Digital
Prof. Ir. Sunardi, S.T., M.T., Ph.D. guru besar Universitas Ahmad Dahlan (UAD) Bidang Ilmu Sistem Telekomunikasi (Dok. Bidang Humas dan Protokol UAD)
Citra telah menjadi bagian integral dalam kehidupan sehari-hari manusia. Dari media sosial hingga industri kreatif, teknologi citra terus berkembang, membawa perubahan yang signifikan dalam berbagai aspek kehidupan.
Hal tersebut disampaikan Prof. Ir. Sunardi, S.T., M.T., Ph.D. dalam pidato pengukuhannya yang berjudul “Pengolahan Citra pada Sistem Komunikasi Digital untuk Pengembangan Keilmuan Teknik Elektro dan Informatika”. Adapun Prof. Sunardi dikukuhkan sebagai Guru Besar Bidang Ilmu Sistem Telekomunikasi di Ruang Amphitarium Kampus IV Universitas Ahmad Dahlan (UAD) pada 28 Desember 2023 lalu.
Ia menuturkan bahwa pertumbuhan pesat dalam teknologi citra digital telah membawa perubahan mendalam dalam berbagai sektor. Fotografi digital menggantikan film, pengolahan gambar digital mengubah cara manusia berinteraksi dengan gambar, dan virtual reality membuka pintu ke pengalaman visual yang belum pernah terjadi sebelumnya. Perkembangan ini tidak hanya memengaruhi dunia seni dan hiburan, tetapi juga ilmu pengetahuan, kedokteran, dan industri lainnya.
“Citra itu sangat berperan penting dalam produksi konten visual. Jadi sebetulnya kalau Ibu Bapak melihat di media, televisi, dan sebagainya, gim dan seterusnya, fotografi ya semuanya itu berurusan dengan citra, dibuat lebih cantik, lebih ganteng, dan seterusnya. Oleh sebab itu, dibuat manipulasi-manipulasi yang positif agar kemudian bisa menampilkan sesuatu yang lebih bermakna,” jelas Prof. Sunardi.
Meskipun perkembangan yang signifikan, citra juga dihadapkan pada berbagai tantangan. Salah satunya adalah pemrosesan sinyal gambar yang kompleks, termasuk deteksi objek, pengenalan pola, dan pemahaman konteks. Isu privasi juga muncul seiring dengan peningkatan kemampuan analisis citra yang memungkinkan identifikasi orang dan objek dengan tingkat ketelitian yang semakin tinggi.
Apa Itu Citra?
Citra merupakan representasi, gambaran, kemiripan, imitasi dari suatu objek/benda. Terdapat beberapa jenis, yakni citra analog dan citra digital. Citra analog merupakan citra yang dibentuk dari sinyal analog yang bersifat kontinu dan dihasilkan dari alat akuisisi citra analog seperti mata manusia dan kamera analog. Sedangkan citra digital adalah bagian dari barisan bilangan nyata maupun kompleks yang diwakili oleh bit-bit tertentu yang dihasilkan dari alat akuisisi seperti kamera digital, ponsel pintar, webcam, pemindai, Magnetic Resonance Imaging (MRI), dan Ultrasonography (USG).
Peran Pengolahan Citra
Citra memiliki peran yang penting dalam berbagai bidang, di antaranya sebagai berikut.
1. Produksi konten visual
a. Bidang media
Pembuatan efek visual yang menakjubkan dalam film, acara televisi, dan produksi video lainnya.
b. CGI (Computer-Generated Imagery)
Penciptaan dunia fantasi yang memukau serta karakter yang realistis, mengubah sepenuhnya cara kita menyaksikan dan berinteraksi dengan film serta televisi.
c. Augmented Reality (AR)
Menggunakan dunia virtual dengan dunia nyata secara realtime menggunakan bantuan ponsel pintar.
d. Gim
Pembuatan grafis yang realistis, lingkungan interaktif, dan pengalaman gaming yang imersif.
e. Fotografi
Manipulasi gambar, retouching, dan peningkatan kualitas gambar.
2. Keamanan
Dalam bidang keamanan, citra berfungsi sebagai media deteksi kejadian mencurigakan, pengawasan keamanan, identifikasi pola perilaku untuk mencegah kejahatan, pengawasan video, pemindaian wajah, identifikasi sidik jari, dan pengenalan plat kendaraan.
3. Pengawasan kota
Citra turut memegang peranan krusial dalam pengawasan kota seperti pengawasan aktivitas publik, deteksi kejahatan, pengendalian lalu lintas, serta penanganan keadaan darurat,
4. Keamanan perbatasan
Citra turut berperan penting dalam menciptakan keamanan perbatasan, seperti menciptakan citra satelit dan pengolahannya, membantu dalam pemantauan pergerakan ilegal, serta mengidentifikasi ancaman potensial seperti penyusup atau aktivitas teroris.
5. Bidang kesehatan
Peran citra dalam bidang kesehatan sangat penting karena memberikan informasi visual yang kritis untuk diagnosis, perawatan, dan pemantauan kondisi kesehatan. Berikut adalah beberapa peran utama citra dalam bidang kesehatan:
a. Diagnosis penyakit
Dokter dapat melihat gambaran internal tubuh pasien secara detail menggunakan teknologi seperti MRI (Magnetic Resonance Imaging), CT Scan (Computer Tomography), dan sinar-X. Dokter dapat mendeteksi adanya penyakit atau kelainan dalam organ-organ tubuh, seperti tumor, kista, patah tulang, atau penyakit jantung yang mungkin sulit atau bahkan tidak terlihat dalam pemeriksaan fisik biasa.
b. Perencanaan dan pemantauan obat
Membantu dokter dalam merencanakan operasi atau perawatan yang spesifik dan sesuai dengan kondisi pasien. Selain itu, penggunaan citra medis juga memungkinkan pemantauan yang lebih baik terhadap respons pasien terhadap pengobatan yang diberikan.
c. Deteksi dini dan pencegahan
Deteksi penyakit pada tahap awal, memungkinkan intervensi medis yang lebih efektif, dan pencegahan perkembangan lebih lanjut dari penyakit tersebut. Misalnya deteksi dini kanker melalui mamografi atau pemeriksaan lainnya dapat meningkatkan peluang kesembuhan pasien
d. Pengembangan pengetahuan medis
Mendukung riset medis dan pengembangan teknologi baru dalam bidang kesehatan, membantu para peneliti dan ilmuwan dalam memahami penyakit, mencari metode baru untuk diagnosis, serta mengembangkan terapi yang lebih efektif.
Dengan demikian, peran citra medis dalam bidang kesehatan sangat luas dan sangat penting untuk diagnosis yang tepat, perawatan yang efektif, dan pemantauan kondisi kesehatan secara keseluruhan.
6. Kendaraan otonom
Penggunaan citra memungkinkan mobil untuk mengidentifikasi rute, mengenai objek di sekitarnya, dan membuat keputusan realtime seperti penghindaran tabrakan atau navigasi yang tepat. Dalam robotika, penggunaan citra memungkinkan robot untuk mengidentifikasi lingkungan sekitar, melakukan navigasi, dan berinteraksi dengan objek atau orang di sekitarnya.
7. Sensor pintar
Dengan teknologi pengolahan citra yang canggih, kemampuan sistem otonom untuk mengerti dunia di sekiranya semakin berkembang, membawa inovasi yang signifikan dalam bidang teknologi mandiri, meningkatkan efisiensi, keamanan, dan kenyamanan dalam berbagai aplikasi yang dapat mengubah cara kita berinteraksi dengan lingkungan sekitar.
8. Industri kreatif
Citra dalam industri kreatif menjadi pondasi utama menghasilkan konten visual yang menarik dan beragam. Dalam dunia periklanan dan pemasaran, penggunaan teknologi pengolahan citra memungkinkan pembuatan iklan yang memikat, visualisasi produk yang menarik, serta pengembangan merek yang kuat melalui gambaran visual yang kuat dan persuasi.
9. Desain grafis dan animasi
Citra dapat digunakan untuk menciptakan karya-karya yang inovatif, mulai dari desain logo hingga animasi menghibur. Dalam industri fesyen dan desain, teknologi, pengolahan citra membantu dalam visualisasi desain-desain pakaian, menciptakan pola, atau bahkan dalam mendefinisikan tren mode baru.
10. Bidang pertanian dan lingkungan
Dalam pertanian, teknologi pengolahan citra seperti citra satelit membantu petani dalam pemantauan lahan pertanian, identifikasi pada pertumbuhan tanaman, serta pemetaan kebutuhan air dan nutrisi tanaman secara akurat. Pengelolaan yang lebih efisien dan pengambilan keputusan yang tepat, pengaturan irigasi yang optimal, pemilihan varietas tanaman yang sesuai dengan kondisi lingkungan.
Sedangkan, citra satelit dan teknologi pemrosesan citra memungkinkan analisis yang mendalam terhadap perubahan lahan dan ekosistem, serta membantu dalam identifikasi zona-zona yang membutuhkan perlindungan atau restorasi. Selain itu juga tentang informasi yang lebih akurat dan terperinci tentang kondisi lahan dan lingkungan. Pun juga pada pengambilan keputusan yang berkelanjutan dalam pengelolaan sumber daya alam, upaya konservasi, dan langkah-langkah untuk menjaga serta memulihkan lingkungan alamiah kita.
11. Pendidikan
Citra dalam bidang pendidikan dapat membantu mengembangkan sumber belajar yang interaktif dan menarik, serta memfasilitasi proses pembelajaran yang lebih visual dan mudah dipahami bagi para siswa. Teknologi ini mendukung penggunaan model 3D dan simulasi virtual untuk memperdalam pemahaman dalam berbagai topik, mulai dari anatomi tubuh manusia hingga fenomena alam.
12. Manufaktur
Teknologi pengalaman citra digunakan untuk inspeksi kualitas produk, memungkinkan identifikasi cacat, kecocokan, dan pemantauan proses produksi secara realtime. Penggunaan sistem penglihatan mesin (machine vision) juga meningkatkan kecerdasan dan keandalan sistem otomatisasi dalam memproses data visual.
13. Logistik dan distribusi
Pengolahan citra memungkinkan bidang logistik dan distribusi melakukan pemantauan inventaris, pengelolaan rantai pasokan, dan bahan dalam pengiriman otomatis menggunakan teknologi kendaraan tanpa pengemudi. Secara keseluruhan, pengolahan citra dalam industri ini tidak hanya meningkatkan efisiensi produksi tetapi juga menghasilkan proses yang lebih terkendali, meminimalkan kesalahan, dan membuka jalan bagi kemajuan teknologi dan inovasi dalam berbagai sektor industri.
Citra dalam Bidang Elektro dan Informatika
Pemrosesan atau pengolahan data agar dapat dikomunikasikan atau ditransmisikan terutama dalam sistem komunikasi digital tentu merupakan hal yang penting untuk dilakukan. Hal-hal inilah yang menjadikan riset di bidang citra sangat penting dalam sistem komunikasi digital sebagai bagian dari pengembangan keilmuan Teknik Elektro dan Informatika.
Pengetahuan tentang Teknik Elektro dan Informatika dibutuhkan dalam mengoptimalkan pengambilan gambar, serta dalam pengolahan citra melibatkan penggunaan dan teknik pengolahan sinyal yang diterapkan pada data visual.
Pengembangan pemrosesan citra meliputi pengolahan, analisis, dan manipulasi citra untuk berbagai tujuan, seperti pengenalan pola, restorasi gambar, kompresi gambar, serta segmentasi. Dalam dunia medis, citra dari teknologi seperti MRI, CT Scan, dan pemindaian lainnya diinterpretasikan dan diproses untuk diagnosis.
Sensor dan perangkat kamera digital merupakan komponen elektro yang penting dalam akuisisi citra. Pengembangan sensor dan teknologi kamera membantu dalam mendapatkan citra berkualitas tinggi. Bidang yang sangat terkait dengan pemrosesan citra adalah visi komputer yang memungkinkan komputer “melihat” dan memahami dunia visual.
Transformasi domain, filter, pengenalan pola, dan analisis statistik erat kaitannya dengan prinsip-prinsip elektro dan informatika. Riset citra sangat tergantung pada prinsip-prinsip elektro dan informatika untuk mengembangkan teknologi, algoritma, dan aplikasi yang berhubungan dengan pengolahan dan analisis gambar bidang elektro dan informatika.
Tahap-Tahap Pengolahan Citra
1. Pra-pemrosesan
Normalisasi, yakni mengubah citra ke format standar dan menghilangkan noise, lalu disempurnakan dengan teknik meningkatkan kualitas citra dengan meningkatkan kecerahan, kontras, atau ketajaman (enhancement). Pengukuran nilai kualitas citra dalam piksel; Mean Square Error (MSE) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR).
2. Proses sekmentasi citra dan teknik thresholding
Memisahkan objek dari latar belakang dengan memilih ambang tertentu menjadi salah satu pilihan atau dengan penerapan clustering mengelompokkan piksel ke dalam kelompok berdasarkan kesamaan atribut. Thresholding yakni citra biner dari skala abu-abu citra berwarna dengan menetapkan nilai piksel 1 atau 0 tergantung di atas atau di bawah threshold. Edge detection yakni menemukan batas antara objek dalam citra. Fungsi jarak dapat diterapkan dengan metode Euclidean, Manhattan, Canberra, dan Squared Chord.
3. Proses ekstraksi fitur dan teknik morfologi
Objek dalam citra disempurnakan dengan menambahkan fitur-fitur khusus. Histogram adalah representasi grafis dari distribusi warna citra digital. Gray Level Cooccurrence Matrix (GLCM); menggunakan proses identifikasi bertujuan mengetahui ciri-ciri (ekstraksi ciri), GLCM mewakili hubungan antara dua piksel yang berdekatan dengan intensitas, jarak, dan sudut skala abu-abu. Convolutional Neural Network (CNN); mengklasifikasi model yang menggunakan jaringan saraf sebagai pembelajaran mesin dari objek yang diuji. Support Vector Machine (SVM); klasifikasi menggunakan hyperplane sebagai perantara untuk setiap kategori sebagai pembeda untuk setiap kategori.
Menurut Prof. Sunardi, dengan perkembangan teknologi yang sangat pesat, manusia dapat membayangkan masa depan citra digital yang lebih canggih. Penggunaan kecerdasan buatan dalam analisis citra, pengembangan teknologi augmented reality, dan inovasi dalam visual computing dalam bidang elektro dan informatika dapat membawa perubahan yang lebih besar di masa yang akan datang. (Lid)
