## Implementasi Metode Adaptive Power Law Transformation Dalam Perbaikan Citra Underwater
Nilmah, Surya Darma Nasution, Siti Nurhabibah Hutagalung
Teknik Informatika, Universitas Budi Darma, Medan, Indonesia Email: nilmah12@gmail.com Submitted 19-11-2020; Accepted 31-12-2020; Published 31-12-2020

## Abstrak
Meskipun sebuah citra kaya akan informasi, namun  seringkali citra yang kita miliki mengalami penurunan mutu (degradasi) citra yaitu penurunan kualitas citra, misalnya karena mengandung cacat atau derau (noise), warnanya terlalu kontras, kurang tajam, kabur (blurring), dan sebagainya. Tentu saja citra semacam ini menjadi lebih sulit diinterpretasikan karena informasi yang disampaikan oleh citra tersebut kurang jelas. Pada lingkungan air, faktor cahaya sangat mempengaruhi hasil kualitas citra yang didapatkan. Dengan semakin dal amnya pengambilan gambar bawah air, maka hasil yang didapatkan nantinya akan semakin gelap kualitas citra bawah air tersebut. Citra bawah air  banyak  digunakan  sebagai  objek  dalam  berbagai  aktivitas  seperti  pemetaan  habitat  bawah  air,  pengawasan  lingkungan  bawah  air, pencarian objek di bawah air. pencahayaan yang tidak merata dan warna yang cenderung kebiruan. Salah satu faktor yang mempengaruhi hasil pengakuan dalam pengenalan pola adalah kualitas citra yang menjadi masukan. Citra yang diakuisisi dari sumbernya tidak  selalu memiliki kualitas yang baik.Untuk meningkatkan kualitas citra underwater seperti yang diutarakan diatas supaya informasi yang ada pada citra itu  dapat dipahami dengan baik dibutuhkan metode filtering yaitu Adaptive Power Law Transformation. Dengan metode ini  dan dukungan program Microsoft visual basic 2008 diharapkan menghasilkan citra yang lebih baik dari sebelumnya.
Kata Kunci: Perbaikan Citra, Citra Underwater, Adaptive Power Law Transformation.

## Abstract
Although an image is rich in information, but often the image we have has a decrease in the quality (degradation) of the image that is a decrease in image quality, for example because it contains defects or noise (noise), the color is too contrast, less sharp, blurring, and so on. Of course this kind of image becomes more difficult to interpret because the information conveyed by the image is less clear. In the water environment, light factors greatly influence the results of the image quality obtained. With the deepening of underwater shoo ting, the results obtained will be the darker the quality of the underwater image. Underwater imagery is widely used as an object in various activities such as underwater habitat mapping, underwater environment monitoring, underwater object search. uneven lighting and bluish tones. One of the factors that influence the recognition results in pattern recognition is the quality of the image that is inputted. Th e image acquired from the source does not always have good qualit. To improve the quality of underwater images as stated above so that the information contained in the image can be well understood, a filtering method is needed, namely Adaptive Power Law Transformation. With t his method and Microsoft Visual Basic 2008 program support is expected to produce a better image than before.
Keywords: Image Improvement, Underwater Image, Adaptive Power Law Transformation

## 1. PENDAHULUAN
Citra  underwater  yang  diambil  akan  mengalami  gangguan  seperti  noise  atau  derau.  Pengaturan  pencahayaan  yang  tidak sempurna juga dapat mengakibatkan hasil capture menjadi terlalu gelap atau terlalu terang, kabur dan bahkan kurang tajam, sehingga akan mengakibatkan kualitas citra yang sangat buruk. Salah satunya disebabkan oleh penyerapan dan hamburan sinar matahari saat sampai dasar laut, ini menjadi hambatan jika ingin mendapatkan citra underwater dengan  kualitas yang tinggi. Hal ini karena beberapa pixel menjadi lebih cerah dari pada pixel  yang lain (shimmering). Dan juga penurunan warna cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang (hijau dan merah), sebagian besar disaring dalam  kedalaman 4 meter. Semakin dalam proses pengambilan citra, maka semakin sedikit warna yang didapat karena cahaya matahari sulit menembus kedalaman  air.  Citra  bawah  air  banyak  digunakan  sebagai  objek  dalam  berbagai  aktivitas  seperti  underwater  archeology, pengawasan lingkungan bawah air, pemetaan dasar laut untuk kepentingan pencarian sumur minyak dan lain sebagainya.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh T.Romen Singh, O. Imocha Singh, Kh. Manglem Singh, Tejmani Sinam, Dan Th. Rupachandra Singh yang  judulnya Image Enhancement by Aaptive Power-Law Transformations menyimpulkan Transformasi Power-law, penajaman laplacian dan Persamaan Histogram sangat dikenal teknik peningkatan gambar.  Ini  konvensional  teknik-teknik  menderita  noise  over-enhancement,  dering  artefak  dan  over-eksposur.  Adaptive Power-law  Transformation  memiliki  dual  karakteristik  kontras  peregangan  dan  penajaman  atau  menghaluskan[1]. Berdasarkan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Dina Indriana, Dr. Pulung  Nurtantio Andono, ST,M.KOM yang judulnya  Peningkaan  Kontras  Menggunakan  Metode  Contrast  Limited  Adaptive  Histogram  Equalization  Pada  Citra Underwater menyimpulkan bahwa meningkatkan kualitas citra yang memiliki kualitas rendah yang kemudian akan menjadi perubahan intensitas warna. Untuk mendapatkan citra dengan kontras yang lebih baik tanpa mengurangi kualitas dari citra itu sendiri[2].

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Citra Digital
Citra digital adalah gambaran dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinu menjadi gambar diskrit  melalui  proses  sempling.  Gambar  analog  dibagi  menjadi  N  baris  dan  M  kolom  sehingga  menjadi  gambar
diskrit.Dimana setiap pasangan indeks baris dan kolom menyatakan suatu titik pada citra.Nilai matriksnya menyatakan nilai kecerahan  titik  tersebut.Titik-titik  tersebut  dinamakan  sebagai  elemen  citra,  atau pixel ( picture  element ).  Dalam  kamus komputer, gambar atau foto diistilahkan sebagai citra yang mempunyai repsentasi matriks berupa matriks Cm  x   n = (cij). Citra digital sebagi fungsi intensitas cahaya dua dimensi f(x,y) dimana x dan y menunjukkan koordinat spesial, dan nilai f pada suatu titik tersebut[4].

## 2.2 Underwater Photography
Underwater Photography atau dalam bahasa Indonesia kita sebut sebagai kegiatanFotografi bawah air merupakan kegiatan yang  sangat  menyenangkan  untuk  dilakukan  pada  saat Scuba  Diving .  Begitu  banyak  objek  dibawah  air  yang  dapat  kita jadikan objek foto, dari keindahan terumbu karang, birunya air, ikan-ikan, mahluk-mahluk kecil ( macro ), atau manusia itu sendiri. Untuk menjadi  seorang fotografer bawah air yang baik, tentunya modal utamanya adalah menjadi  seorang Scuba Diver yang baik, terutama dalam hal buoyancy serta pengalaman menyelam yang cukup. Tanpa kemampuan Scuba Diving yang  baik  tentunya  kegiatan  fotografi  dibawah  air  akan  menjadi  kurang  maksimal  bahkan  bisa  berpotensi  untuk membahayakan[5].

## 2.3 Perbaikan Kualitas Citra
Perbaikan kualitas citra ( image enhancement ) adalah proses penajaman fitur tertentu dari citra dan mengubah suatu citra menjadi citra yang baru sesuai dengan kebutuhan pengguna agar dapat ditampilkan secara lebih baik dan bisa dianalisis secara teliti. Ada berbagai cara atau teknik yang daat dilakukan untuk memperbaiki suatu citra antara lain dengan fungsi transformasi, operasi matematis,pemfilteran, dan lain-lain. Tujuan utama dari perbaikan kualitas citra itu sendiri adalah untuk memproses citra menjadi citra yang lebih baik lagi dari citra aslinya untuk kebutuhan tertentu[6].

## 2.4 Perbaikan Kualitas Citra
Adaptive  Power  Law  Transformation  merupakan  suatu  proses  yang  dilakukan  untuk  mendapatkan  kondisi  tertentu  pada gambar.  Proses  perbaikan  kualitas  citra  underwater  bertujuan  untuk  mempermudah  langkah  analisis  yang  memerlukan ekstraksi  objek  gambar  secara  detail.  Tujuan  pembuatan  sistem  ini  adalah  untuk  memperbaiki  kualitas  citra  dengan menghilangkan noise menggunakan Adaptive Power Law Transformation. Pada awalnya pengguna memasukkan input data berupa citra. Citra masukan adalah citra grayscale karena sistem hanya dibatasi untuk memproses citra grayscale[1]. Adaptive Power Law Transformasition aturan pangkat ( power law ) adalah sebagai berikut :
s = c (1 + kd ) r 𝛾(1−𝑘𝑑)
(1)
Dimana S adalah nilai pixel output ditingkatkan dari 0, R adalah pixel masukan dari gambar I,C dan K adalah konstanta yang mengontrol kecerahan, kontras dan ketajaman atau kehalusan dari 0.
d = r − x (2)
Dimana x adalah mean local dari gambar input dalam a, jendela ukuran W xW dengan r sebagai pusat di (I, j) dari jendela. Baik gambar masukan I dan gambar keluaran 0 berada di dalam kisaran 0 dan I. Jika k=0, maka itu setara dengan Gamma Correction (GC) dan jika k #  0 , maka tiga parameter mengambil  peran berbeda tingkat peningktan gambar output tidak seperti  Gamma  Correction  (GC).  Akan  ada  tiga  control  tergantung  pada  parameter  yang  berbeda  seperti  kecerahan  atau kehalusan dari gambar keluaran.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Metode Adaptive Power Law Transformation menghasilkan gambar dengan tingkat kontras yang lebih baik dibandingkan dengan gambar aslinya. Proses power law secara umum terbagi menjadi dua langkah, yaitu pertama membuat gambar dengan kontras rendah yang didapat dari hasil pengurangan gambar yang asli dengan gambar yang sudah diberi kontras lebih dari gambar asli. Kemudian kedua gambar tersebut digabungkan dengan gambar asli. Hasil proses tersebut adalah gambar yang sudah diproses  terlihat lebih kontras dan tajam dari pada gambar aslinya. Berikut telah disediakan citra digital dengan dimensi 884 x 626 dan telah ditransformasikan menjadi 5 x 5 dengan format JPG.
Tabel 1. Citra  grayscale dengan Pixel 5 x5 222 228 144 136 150 160 161 168 141 133 140 148 173 127 139 122 124 122 136 147 140 158 163 149 138
Untuk mencari nilai rata rata nilai gray level maksimum dan minimum dalam suatu citra yang ditentukan oleh suatu kernel. Maka penyelesaian dalam perbaikan kualitas citra dengan mentode Adaptive Power Law Transformation dengan menggunakan rumus sebagai berikut: d = r − x s = c (1 + kd ) r 𝛾(1−𝑘𝑑) keterangan: S = nilai pixel output R = pixel masukan I, K, dan C  = konstanta yang mengontro kecerahan kontras
Langkah 1
222 228 144 136 150 160 161 168 141 133 140 184 173 127 139
122 124 122 136 147 140 158 163 149 138
x = ( 222 + 228 + 144 + 160 + 161 + 1168 + 1140 + 184 + 173 ) / 9 x = 1,580 / 9 x = 176 d = r − x d = 161 - 176 d = -15 s = c (1 + kd ) r 𝛾(1−𝑘𝑑) s = 1 (1 + 2 * - 15) 161 1(1−2 ∗−15)
s = 1 (1 + 30) 161 1(1+30)
s = 1 (31) 161 1(30) s = 1 (31) 161 30 s = 31 * 1,602 s =  50
Langkah 2
222 228 144 136 150 160 161 168 141 133
140 148 173 127 139 122 124 122 136 147
140 158 163 149 138
x = ( 228 + 144 + 136 + 161 +168 + 141 + 148 +173 + 127 ) /9 x = 1,457/ 9 x = 162 d = r − x d = 168 - 162 d = 6 s = c (1 + kd ) r 𝛾(1−𝑘𝑑)
s = 1 (1+2 * 6) 168 1(1−2 ∗ 6)
s = 1 ( 1 + 12 ) 168 1(12) s = 1 ( 13) 168 12 s = 13 * 3,325 s = 43
222 228 144 160 161 168 140 184 173 228 144 136 161 168 141 148 173 127
Tabel 2. Hasil perhitungan metode Adaptive power law transformation 222 228 144 136 150 160 50 43 48 133 140 129 70 87 139 122 116 200 32 147 140 158 163 149 138
Maka didapatkan hasil dalam perbaikan citra underwater dengan metode adaptive power law transformation :
Gambar 3. Hasil output perbaikan Citra Underwater.

## 3.1 Hasil Pengujian
Pengujian  aplikasi  dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  aplikasi  sudah  berjalan  dengan  baik  dan  benar.  Adapun  hasil pengujian program adalah sebagai berikut: berdasarkan gambar 4. form akan menghasilkan gambar perbaikan citra ketika gambar awal telah diinputkan, kemudian di klik tombol adaptive power law transformation .

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dari  penelitian  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan  peningkatan  kualitas  citra  underwater  dengan menggunakan metode adaptive power law transformation dengan menghilangkan noise dan meningakatkan kecerahan pada gambar untuk mendapatkan kondisi gambar tertentu dan bertujuan untuk mempermudah langkah analisis. Metode Adaptive Power Law Transformation dapat di implementasikan  dalam perancangan aplikasi perbaikan noise pada citra underwater.

## REFERENCES
[1] C.  Paper,  “Image  Enhancement  by  Adaptive  Power-Law  Transformations  Image  Enhancement  by  Adaptive  Power-Law Transformations,” no. December, 2010.
[2] U.  Image,  “PENINGKATAN  KONTRAS  MENGGUNAKAN  METODE  CONTRAST  LIMITED  ADAPTIVE  HISTOGRAM EQUALIZATION,” pp. 1–6, 2015
[3] R. Hadiyanti, “IMPLEMENTASI PERATURAN PEMERINTAH NOMOR PERANGKAT DAERAH PEMERINTAH KOTA,” vol. 1, no. 3, pp. 985–997, 2013.
[4] D. Putra, Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta: Andi, 2010.
[5] D. D. E. V K and S. Natrajan, “Underwater Image Enhancement for Improving the Visual Quality by CLAHE Technique,” vol. 4, no. 4, pp. 352–356, 2015.
[6] T.Sutoyo, Teori Pengolahan Citra Digital, Andi. Yogyakarta: Andi, 2009.
[7] S. M. salahuddin Rossa A, Rekayasa Perangkat Lunak Secara Struktur Bereorentasi Objek. 2013.
[8] Priyanto Rahmat, Visual Basic,Net 2008. Yogyakarta: Andi, 2009.