http://ejurnal.umri.ac.id/index.php/photon

## Rancang Bangun Sistem Optik Metode Laser Speckle Imaging

## (Lsi) Model Backscattering Untuk Identifikasi Pupuk Oplosan
Neneng Fitrya*, Shabri Putra Wirman*, Mughni Rumzi Fakultas Matematika Ilmu Pengatahuan Alam dan Kesehatan, Universitas Muhammadiyah Riau
*Correspondence e-mail: nenengfitrya@umri.ac.id; shabri.pw@umri.ac.id

## Abstract
Optical System Method of Laser Speckle Imaging (LSI) Backscattering Model for Identification of Oplosan Fertilizers aims to assist farmers in identifying fertilizers, this is done because there are many mixed fertilizers circulating in the market. The LSI  system  consists  of  the  main  components,  namely  a  laser  as  a  light  source,  a  sample  and  a  CMOS  camera  as  a  light detector  and  a  light-resistant  chamber  made  of  acrylic.  This  system  is  equipped  with  a  Graphical  User  Interface  (GUI) display to show the speckle image captured by the camera. The samples used were urea and NPK fertilizers. The speckle pattern image processing into RGB data is done using Matlab R2014a software. The system designed has the advantage of being able to distinguish pure urea from mixed fertilizers and pure NPK from mixed fertilizers. Results The Urea and NPK fertilizer identification system using the Laser Speckle Imaging (LSI) backscattering model in the form of a speckle pattern frame is able to distinguish pure and mixed fertilizer samples which can be seen from the RGB data trend of each sample. The Green value of pure subsidized Urea fertilizer has an average value of 15.73 and the Green value of mixed fertilizer (3 g, 5 g and 7 g) with an average of 28.95. The Green value of subsidized NPK pure fertilizer has an average of 63.67, the value of mixed fertilizer has an average Green value of 37.46.
Keywords : Fertilizer; Laser Speckle Imaging (LSI); RGB

## Abstrak
Sistem Optik Metode Laser Speckle Imaging (LSI) Model Backscattering Untuk Identifikasi Pupuk Oplosan bertujuan membantu petani dalam identifikasi pupuk, hal ini dilakukan kan karena banyak beredar pupuk oplosan di pasaran. System  LSI  terdiri  dari  komponen  utama  yaitu  laser  sebagai  sumber  cahaya,  sampel  dan  kamera  CMOS  sebagai detector  cahaya  serta  ruang  kedap  cahaya  yang  terbuat  dari akrilik.  Sistem  ini  dilengkapi  dengan  display Graphical User Interface (GUI) untuk memperlihatkan citra spekel hasil tangkapan kamera. Sampel yang digunakan adalah pupuk urea  dan  NPK.  Pengolahan  citra  pola  spekel  menjadi  data  RGB  dilakukan  menggunakan  bantuan software Matlab R2014a. Sistem yang dirancang memiliki keunggulan dapat membedakan pupuk urea murni dengan oplosan  dan NPK murni  dengan  oplosan.  Hasil  Sistem  identifikasi  pupuk  Urea  dan  NPK  menggunakan  metode Laser  Speckle  Imaging (LSI)  model backscattering yang  berupa frame pola  spekel mampu  membedakan  sampel  pupuk  murni  dan  oplosan yang dapat dilihat dari trend data RGB setiap sampel. Nilai Green pupuk murni subsidi  Urea memiliki nilai rata-rata 15,73 dan nilai Green pupuk oplosan (3 gr, 5 gr dan 7 gr)  dengan rata-rata 28,95. Nilai Green pupuk murni NPK subsidi memiliki rata-rata 63,67, nilai pupuk oplosan memiliki rata-rata nilai Green 37,46. Kata kunci : pupuk; Laser Speckle Imaging (LSI); RGB

## 1. Pendahuluan
Pupuk subsidi bertujuan untuk meringankan beban petani dalam penyedian dan penggunaan pupuk untuk kegiatan  usuha  taninya,  sehingga  dapat  meningkatkan  produktifitas    dan  produksi  komoditas pertanian(Rachbini,  2006).  Pupuk  subsidi  memiliki  harga  lebih  murah  dari  pupuk  non-subsidi,  sehingga banyak oknum mengubah pupuk subsidi menjadi pupuk non subsidi dengan tujuan meraup untung besar. Jenis pupuk yang sering dioplos yaitu pupuk urea dan NPK.Pupuk NPK di oplos menggunakan tanah merah yang di campur kapur pertanian dan pewarna yang membuat para petani merugi (Liputan6, 2015).
Banyaknya  pupuk  subsidi  palsu  yang  beredar  di  kalangan  masyarakat  menyebabkan  para  petani harus  meningkatkan  kewaspadaan  dalam  memilih  pupuk  yang  digunakan.  Pengecekan  dapat  dilakukan melalui analisis laboratorium (Lumbanraja, 2013) . Upaya-upaya dilakukan untuk memberikan solusi untuk
http://ejurnal.umri.ac.id/index.php/photon
permasalahan  tersebut,  salah  satu  metode  alternatif  yang  dapat  digunakan  yaitu  metode Laser  Speckle Imaging (LSI).  LSI  merupakan  sebuah  teknik  pencitraan  yang  mendeteksi  dan  menganalisis  perubahan kontras spekel dari sampel. Pola spekel terbentuk dari cahaya yang terhambur saat sampel disinari laser. Keunggulan  LSI  adalah  minim  efek  samping  (Apsari,  2009).  Beberapa  penelitian  sebelumnya  sudah menggunakan  metode  ini  untuk  sampel  yang  berbeda  seperti  yang  dilakukan  oleh  (Wirman,  2017) Wmenggunakan  metode  LSI  untuk  mendeteksi  lapisan  lilin  pada  buah  apel.  (Fitrya,  2018),  menggunakan metode LSI untuk mengidentifikasi karakteristik buah kelapa sawit siap panen.
Berdasarkan  uraian  diatas  pada  penelitian  ini  akan  dirancang  sistem  optik  dengan  metode laser speckle  imaging . Sistem optik ini  digunakan untuk identifikasi pupuk  oplosan.  Sampel yang di identifikasi adalah  pupuk  urea  dan  NPK  dalam  bentuk  bubuk  padatan,  sehingga  metode  hamburan  yang  digunakan adalah backscattering dengan model LSI berbentuk vertikal.

## 2. Metodologi
Gambar 1. Diagram alir penelitian.
Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni 2019 sampai dengan bulan Januari 2020. Pengumpulan data serta pengolahan data dilakukan di Laboratorium Fisika Terpadu Universitas Muhammadiyah Riau Pekanbaru. Metode pelaksanaan penelitian ini dijelaskan dalam diagram alir yang dapat dilihat pada Gambar 1, desain
Studi Literatur Persiapan Sampel Perancangan Sistem Hardware Software Pengujian Sistem ( Hardware ) Pengambilan Citra Spekel Selesai Data RGB Digrafikkan Untuk Melihat Trend Data RGB Pengolahan Citra Spekel Ke Data RGB
http://ejurnal.umri.ac.id/index.php/photon
alat untuk identifikasi pupuk oplosan dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3. desain tampilan gui pengambilan pola spekel dari sistem LSI.
Gambar 2. Desain sistem alat identifikasi pupuk oplosan,
Gambar 3. Desain tampilan GUI pengambilan pola spekel dari sistem LSI.
Sampel pupuk yang digunakan Urea dan NPK. Pupuk murni urea dan NPK dioplos dengan campuran gibsum dengan perbandingan 3 gr, 5 gr dan 7 gr. Pupuk tersebut dihaluskan menjadi bubuk dan dtempatkan dalam  wadah  sampel.  Pengambilan  citra  spekel  dari  sampel  dilakukan  berdasarkan hardware yang  telah dirancang pada perancangan hardware .
Pengambilan citra spekel  dapat dilihat pada tampilan Graphical User Interface (GUI) yang dibangun menggunakan software MATLAB versi R2014a untuk memperlihatkan citra spekel hasil tangkapan kamera. Satu  kali  tangkapan  kamera  di  atur  untuk  menghasilkan  10 frame . Frame merupakan  data image gambar yang  menyimpan  data  citra  hasil  tangkapan  kamera,  yaitu  citra  hamburan  sinar  laser  dari  sampel  (pola spekel). Pengambilan data untuk masing-masing jenis sampel dilakukan pada 10 titik yang berbeda, setiap titik dilakukan perulangan sebanyak 5 kali tangkapan kamera, satu kali pengulangan mendapatkan 5 frame pola spekel.
Pengolahan  citra  pola  spekel  menjadi  data  RGB  dilakukan  menggunakan  bantuan software Matlab
Samp el Laser Kotak Akrilik Kemiringan/ Sudut Laptop/PC Kamera CMOS
http://ejurnal.umri.ac.id/index.php/photon
R2014a. Data citra spekel yang berupa frame pola spekel menyimpan informasi RGB dari hamburan laser. Frame masih  berupa  gambar  yang  tersusun  dari  nilai  RGB  pada  setiap pixel nya,  dengan  demikian  perlu dilakukan  perhitungan  untuk  mencari  rata-rata  nilai  RGB  keseluruhan pixel  frame .  Setiap  satu frame pola spekel diubah menjadi satu data RGB.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Hasil Perancangan Sistem
Telah  dilakukan  perancangan  sistem  identifikasi  pupuk  oplosan  terbagi  menjadi  dua  yaitu  rancangan hardware dan software .  Perancangan  sistem Hardware yang  telah  dibuat  terdiri  dari  satu  set  LSI  ( Laser Speckle  Imaging )  model backscattering yang  terdiri  dari  laser  merah  650  nm,  kamera  CMOS  30  fps  dan tempat  sampel  yang  ditempatkan  dalam  kotak  akrilik  kedap  cahaya  (Gambar  4).  Kotak  menggunakan dimensi panjang 20 cm, lebar 20 cm dan tinggi 47 cm.  Area dalam kotak dibagi bagian area sampel, area kamera  dan  area  sumber  cahaya.  Laser  diposisikan    secara  vertikal  terhadap  sampel  dengan  jarak  15  cm dari posisi sampel. Jarak antara kamera dengan sampel dibuat 4 cm dengan sudut kemiringan 45° dari rel.
Gambar 4. Tampilan metode lsi model backscattering.

## 3.2. Data RGB Pupuk Urea dan NPK
Gambar 5. Grafik green pupuk urea.
Sampel pupuk yang diberi campuran gipsum adalah pupuk murni subsidi, dengan perbandingan 3 gr, 5 gr
http://ejurnal.umri.ac.id/index.php/photon
dan 7 gr. Berdasarkan grafik nilai RGB urea pada Gambar 5 memperlihatkan bahwa pupuk urea murni dan pupuk  urea  oplosan  sudah  bisa  dibedakan, trend kedua  jenis  pupuk  yang  memiliki  rentang    nilai  yang berbeda cukup signifikan. Setiap jenis sampel pupuk memiliki nilai RGB (red, green, blue ). Dilihat dari nilai Green pupuk murni subsidi memiliki nilai rata-rata 15,73 dan nilai Green pupuk oplosan (3 gr, 5 gr dan 7 gr) dengan rata-rata 28,95.
Trend nilai RGB pupuk NPK dapat dilihat pada grafik  Gambar 6 memperlihatkan bahwa pupuk NPK murni dan pupuk NPK oplosan sudah bisa dibedakan yang dapat dilihat dari trend kedua jenis pupuk yang memiliki  rentang    nilai  yang  berbeda  cukup  signifikan,  akan  tetapi  pada  nilai Green pupuk  murni  subsidi memiliki rata-rata 63,67, nilai pupuk oplosan memiliki rata-rata nilai Green 37,46.
Gambar 6. Grafik green pupuk NPK,

## 4. Kesimpulan
Hasil  Sistem  identifikasi  pupuk  Urea  dan  NPK  menggunakan  metode  Laser  Speckle  Imaging  (LSI)  model backscattering yang berupa frame pola spekel mampu membedakan sampel pupuk murni dan oplosan yang dapat dilihat dari trend data RGB setiap sampel. Nilai Green pupuk murni subsidi Urea memiliki nilai rata- rata 15,73 dan nilai Green pupuk oplosan (3 gr, 5 gr dan 7 gr)  dengan rata-rata 28,95. Nilai Green pupuk murni  NPK  subsidi  memiliki  rata-rata  63,67,  nilai  pupuk  oplosan  memiliki  rata-rata  nilai  Green  37,46. Sistem  optik  metode  LSI  model  backscattering  mampu  membedakan  pupuk  murni  Urea  dan  NPK  murni dengan pupuk oplosan dengan perbandingan 3gr, 5gr dan 7gr.

## Daftar Pustaka
Apsari, R. (2009). Sistem Fuzzy Berbasis Speckle Imaging untuk Deteksi Kualitas Enamel Gigi Akibat Paparan Laser Nd:YAG, Disertai S3 Unair, Surabaya Fitrya, N., Wirman, S. P., dan Fitri,  W.  (2018). Karakterisasi Warna Buah  Kelapa Sawit Untuk Menentukan Kadar CPO (Crude Palm Oil) dengan Metode LSI (Laser Speckle Imaging). Semnasmipakes UMRI , 1, 24-28. Avalaible at: https://ejurnal.umri.ac.id/index.php/Semnasmipakes/article/view/1584/920 Liputan6.  (2015,  Maret). Jurus  Curang  Pupuk  Oplosan .  Retrieved  April  2019,  from  liputan6: https://www.liputan6.com/news/read/2183530/jurus-curang-pupuk-oplosan
Lumbanraja, P. (2013). Pengaruh Pola Pengolahan Tanah dan Pupuk Kandang Terhadap Beberapa Sifat Fisik Tanah Ultisol dan Pertumbuhan Vegetatif Tanaman Kacang Tanah . Prosiding Seminar Nasional BKS- PTN Wilayah Barat Indonesia Pontianak. Kalimantan Bara t , pp. 599-607. Wirman, S. P. dan Fitrya, N. (2017). Analisis Kontras Spekel Untuk Identifikasi Lilin Pada Buah Apel (Mollus Domestica) Dengan Metode Laser Speckle Imaging (LSI) . Photon: Jurnal Sain dan Kesehatan, 8 (1), 68- 72.