Makalah ini membahas tentang image thinning, yaitu proses morfologi yang mengubah citra biner menjadi citra dengan garis batas obyek setebal satu piksel. Algoritma Zhang Suen digunakan untuk melakukan thinning secara iteratif dengan menandai dan menghapus piksel. Contoh aplikasinya meliputi ekstraksi cacing filaria dari citra mikroskop dan pengenalan citra daun.

1. Makalah Pengolahan Citra
Image Thinning
Kelompok 11
Aldiantoro Nugroho (1201000083)
Cininta (1201000261)
Dhini Fitriani (1201000342)
N. Rifka N. Liputo (1201000768)
Yoga Lestyaningrum (1201001098)
November 2003
Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Indonesia
1

2. ABSTRAK
Pembahasan mengenai image thinning membuka penelitian ke arah aplikasi
pemrosesan image yang lain. Dengan algoritma image thinning, berbagai contoh
penerapan pada proses pengolahan citra menjadi makin bervariasi dan sangat
membantu proses pengenalan sebuah citra sebagaimana yang dibahas pada
contoh aplikasi. Pada makalah ini pertama-tama akan dijelaskan beberapa istilah
yang menyangkut image thinning pada pengolahan citra dijital, kemudian baru
diberikan definisi dari image thinning dan algoritma untuk melakukan proses
image thinning pada suatu citra dijital. Di bab berikutnya baru diberikan contoh-
contoh pemakaian image thinning yang ada hubungannya antara bidang ilmu
komputer dengan bidang ilmu lain.
Bagaimana kaitan antara konsep morfologi yang dibahas di bab
2 dengan algoritma zhang suen yang dibahas di bab 3??
Kemudian di bab 4 kok contoh menggunakan morfologi dan
bukan algoritma zhang suen?
2

3. DAFTAR ISI
Abstrak ................................................................................................ 2
Daftar Isi .............................................................................................. 3
Bab 1 Pendahuluan ............................................................................. 4
1.1. Latar Belakang............................................................................ 4
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan....................................................... 4
1.3. Ruang Lingkup Penulisan.............................................................. 4
Bab 2 Image Thinning.......................................................................... 5
2.1. Pendahuluan: Definisi Beberapa Terminologi................................... 5
2.2. Definisi, Tujuan dan Manfaat Thinning............................................ 6
Bab 3 Algoritma Image Thinning.......................................................... 8
3.3. Algoritma dan Proses Thinning...................................................... 8
3.3.1. Thinning dengan Algoritma Zhang Suen................................ 8
Bab 4 Aplikasi Image Thinning............................................................. 10
4.1. Ekstraksi Cacing Filaria.................................................................. 10
4.2. Pengenalan Citra Daun.................................................................. 13
Penutup................................................................................................ 15
Referensi............................................................................................... 16
3

4. BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Sejak kemunculan pertama gambar digital tahun 1920, terutama munculnya
aplikasi dalam teknologi komputer dalam memproses gambar digital tahun 1960
pemoresaan sebuah gambar dalam komputer menjadi lebih mudah. Teknologi
pencitraan komputer yang berkembang dengan cepat dan mencapai hasil yang
hebat dalam menggantikan, bahkan melampaui kehebatan penglihatan manusia.
Teknologi pemrosesan citra oleh komputer banyak digunakan pada berbagai
aplikasi, baik kedokteran, biologi, geografis, dan banyak lainnya. Salah satu
teknologi pemrosesan citra yang digunakan dalam berbagai bidang tersebut
adalah penipisan gambar, yang lebih dikenal dengan image thinning. Dalam
sebuah aplikasi biasanya image thinning dikombinasikan dengan berbagai fungsi
lain, seperti skeletoning, region filling, hit or miss, dan sebagainya.
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan
Makalah ini dibuat dengan tujuan mengetahui bagaimana proses image thinning,
algoritma yang digunakan, dan apa saja contoh aplikasinya dalam dunia
komputer. Tujuan lain dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas
mata kuliah pengolahan citra mengenai image thinning.
1.3. Ruang Lingkup Penulisan
Penulisan makalah ini terbatas pada pengertian image thinning dan beberapa
terminologi yang berkaitan dengan image thinning, algoritma, dan contoh aplikasi
image thinning.
4

5. BAB 2
IMAGE THINNING
2.1. Definisi Beberapa Terminologi
Thinning merupakan salah satu algoritma perubahan citra dalam morphological
operation. Oleh karena itu sebelum membahas tentang thinning pada pengolahan
citra, kami akan membahas sedikit tentang konsep morphological operation yang
berkaitan dengan thinning. Definisi singkat beberapa terminologi yang terlibat
dengan pemahaman konsep thinning juga akan dicantumkan pada subbab ini.
Berdasarkan etimologi bahasa, morphology berasal dari kosakata bahasa Jerman
yaitu morphologie yang terdiri dari morph+logie/logy 1
. Morph adalah suatu kata
kerja yang berupa singkatan dari metamorphose yang artinya perubahan bentuk
atau karakter akibat perubahan pada struktur atau komposisi (transformasi).
Sesuai dengan arti dasarnya, konsep Morphological Operation pada pengolahan
citra adalah operasi-operasi perubahan bentuk pada binary image atau grayscale
image. Berbagai jenis Morphological Operation antara lain : Erosion, dilation,
opening, closing, thinning dan thickness, namun pembahasan makalah ini hanya
akan berfokus pada konsep Thinning.
Pada paragraf sebelumnya telah disinggung tentang binary image dan grayscale
image. Definisi binary image adalah citra yang direpresentasikan sebagai
himpunan dari pixel-pixel foreground(obyek depan)2
. Binary image merupakan
citra yang hanya mempunyai dua informasi intensitas warna, yaitu hitam dan
putih. Konvensi untuk menentukan intensitas warna pada binary image bisa
berbeda-beda, namun pada umumnya digunakan konvensi yang mendeskripsikan
nilai 0 sebagai warna hitam dan nilai 1 atau 255 sebagai warna putih. Warna
putih biasanya juga digunakan untuk warna foreground, sedangkan warna hitam
adalah warna background, namun sekali lagi ketentuan ini bukan merupakan
1
Main Entry: mor·phol·o·gy;Pronunciation: mor-'fä-l&-jE;Function: noun;Etymology: German Morphologie, from morph- + -logie –
logy;Date: 1830;1 a : a branch of biology that deals with the form and structure of animals and plants b : the form and structure of an
organism or any of its parts;2 a : a study and description of word formation (as inflection, derivation, and compounding) in language b :
the system of word-forming elements and processes in a language;3 a : a study of structure or form b : STRUCTURE, FORM;4 : the
external structure of rocks in relation to the development of erosional forms or topographic features;- mor·pho·log·i·cal /"mor-f&-'lä-ji-
k&l/ also mor·pho·log·ic /-'lä-jik/ adjective.
Main Entry: morph;Function: verb;Etymology: short for metamorphose;Date: 1975;transitive senses : to change the form or
character of : TRANSFORM;intransitive sense : to undergo transformation [Merriam-Webster].
22
A binary image is represented by the set of foreground pixels. The universal set is the set of all pixels in the image
5

6. keharusan tergantung dari binary image yang dihasilkan. Binary image seringkali
dihasilkan dari proses thresholding suatu grayscale image (citra yang memiliki
informasi tingkat keabuan) dan color image (citra yang memiliki informasi
intensitas warna yang bervariasi).
Pada setiap operasi morphology selalu diperlukan adanya structuring element/SE
atau yang biasa disebut dengan kernel, yaitu basis atau matriks yang
menentukan detil-detil tertentu akibat pengaruh suatu operator pada citra.
SE/Kernel mempunyai bermacam-macam ukuran/dimensi/orde matriks, masing-
masing mempunyai satu origin yang bisa terletak dimana saja, namun pada
umumnya origin terletak di entry tengah pada matriks. SE juga memiliki satu
atau lebih entry kosong (empty spots) yang dianggap don’t care.
Contoh structuring element/ kernel :
2.2. Definisi, Tujuan dan Manfaat Thinning
Definisi image thinning adalah proses morphology image yang merubah bentuk
asli binary image menjadi image yang menampilkan batas-batas
obyek/foreground hanya setebal satu pixel. Algoritma thinning secara iteratif
‘menghapus’ pixel-pixel pada binary image, dimana transisi dari 0 ke 1 (atau dari
1 ke 0 pada konvensi lain) terjadi sampai dengan terpenuhi suatu keadaan
dimana satu himpunan dari lebar per unit (satu pixel) terhubung menjadi suatu
garis. Morphological thinning dari binary image oleh SE juga melibatkan proses
hit-or-miss transform.
Sepintas, image thinning mempunyai kemiripan dengan edge detection dalam hal
output dari citra yang dihasilkan, kedua proses tersebut sama-sama menampilkan
batas obyek pada citra. Namun, tetap saja ada perbedaaan antara Image
Thinning dengan Edge Detection dari segi prinsip kerjanya, yaitu :
• Edge detection : merubah graylevel image atau color image menjadi
image yang menampilkan batas-batas/boundaries obyek berdasarkan
kekontrasan warna antar pixel.
• Image Thinning : mereduksi pixel-pixel pada obyek binary image
menjadi pixel yang benilai sama dengan nilai pixel pada background.
6

7. Menghasilkan binary image dengan informasi berupa batas-batas obyek
berdasarkan pixel dengan ketebalan satu pixel.
Tujuan image thinning adalah untuk menghilangkan pixel-pixel yang berada
didalam obyek depan (foreground object) pada binary images.
Manfaat image thinning adalah sebagai berikut :
• biasanya diterapkan pada proses skeletonisasi.
• berguna untuk merapikan/menyempurnakan hasil output proses edge
detection dengan cara mengurangi lebar sisi/batas/edge.
7

8. BAB 3
ALGORITMA IMAGE THINNING
3.1. Algoritma dan Proses Thinning
Ada beberapa algoritma yang digunakan dalam proses thinning. Diantaranya
adalah metode Stentiford dan metode Zhan-Suen.
Stentiford method menggunakan template-based mark-and-delete thinning
algorithm. Algoritma ini menggunakan template matching, dimana jika bagian
dari gambar sesuai dengan template, hapus pixel yang di tengah.
Zhan-Suen method menggunakan metode iterasi, yang berarti nilai yang baru
didapat dari proses sebelumnya. Cara ini mudah untuk diimplementasikan.
3.3.1 Thinning dengan Algoritma Zhang Suen
gambar 1
Langkah-langkahnya:
a. Beri tanda semua piksel 8-tetangga yang memenuhi kondisi (1) sampai
dengan (4).
b. Hapus piksel tengahnya.
c. Beri tanda semua piksel 4-tetangga yang memenuhi kondisi (5) sampai
dengan (8).
d. Hapus piksel tengahnya.
Lakukan langkah a sampai d berulang kali, sampai tidak ada perubahan.
Kondisi:
(1) 2 ≤ N(p1) ≤ 6
(2) S(p1) = 1
8

9. (3) p2 • p4 • p6 = 0
(4) p4 • p6 • p8 = 0
(5) 2 ≤ N(p1) ≤ 6
(6) S(p1) = 1
(7) p2 • p4 • p8 = 0
(8) p2 • p6 • p8 = 0
Dimana:
N(p1) = jumlah dari tetangga p1 yang tidak nol
S(p1) = jumlah transisi 0 – 1 dalam urutan p2, p3, ...
Penamaan piksel :
p9 p2 p3
p8 p1 p4
p7 p6 p5
Jika pada gambar 1 dilakukan proses thinning, maka gambar akan menjadi:
9

10. Bab 4
APLIKASI IMAGE THINNING
4.1. Ekstraksi Cacing Filaria
Pada contoh berikut ini, image thinning digunakan untuk mengekstraksi citra
cacing filaria dari suatu citra yang didapat. Berikut adalah langkah-langkahnya:
(Gambar 1) Gambar di atas adalah citra mikroskopik dari transmiter cacing filaria.
(Gambar 2: Closing by reconstruction) Berikutnya pada citra tersebut dilakukan
filter morfologis untuk memisahkan bagian-bagiannya yang terlihat berlubang.
Filtering ini dilakukan dengan closing by reconstruction.
(Gambar 3: Subtraction) Selanjutnya dilakukan morphological subtraction gambar
1 dari gambar 2 yang menghasilkan gambar 3.
10

11. (Gambar 4: Thresholding) Berikutnya dilakukan thresholding pada gambar, yang
menghasilkan gambar 4.
(Gambar 5: Skeletonization) Sekarang tujuannya adalah untuk membedakan
cacing filaria dari obyek yang lain. Hal itu dapat dilakukan dengan mengingat
fakta bahwa cacing filaria lebih panjang daripada obyek lain. Sehingga kita
tinggal mencari tanda untuk obyek terpanjang dari binary image. Kita aplikasikan
skeleton dengan cara thinning pada gambar 4.
(Gambar 6: N-Thinning) Dilanjutkan oleh N-Thinning pada gambar 5.
11

12. (Gambar 7: Skeletonization) Tail dari citra di atas bisa menjadi tanda yang kita
inginkan. Untuk mendapatkannya, kita bisa mengaplikasikan skeleton yang akan
menghabiskan citra pada gambar 6.
(Gambar 8: Subtraction) Dan kurangkan citra gambar 7 dari citra gambar 6 yang
akan menghasilkan gambar 8.
(Gambar 9: Opening by reconstruction) Untuk menyelesaikannya, kita hanya
harus merekonstruksikan gambar cacing filaria dari tail. Ini dilakukan dengan
opening by reconstruction yang hasilnya adalah gambar 9.
(Gambar 10: Citra kombinasi) Gambar di atas adalah gambar kombinasi antara
citra cacing filaria yang terekstraksi dan citra asli.
12

13. 4.2. Pengenalan Citra Daun
Contoh kedua adalah pada aplikasi Leaves Recognition mengenai penggunaan
image thinning untuk mengenali citra daun yang belum diketahui agar dapat
menspesifikasikan spesies daun tersebut. Tujuan dari program ini yaitu untuk
menunjukkan bahwa frame luar dari suatu daun dan Backpropagation Network
sudah cukup untuk memberikan pernyataan mengenai spesies suatu daun.
Sebelum melakukan thinning pada citra daun, dilakukan dulu Prewitt Edge
detection agar dapat mengenali frame luar secara tepat. Prewitt Edge detection
mengenali egde dengan preconfigured threshold. Lalu algoritma thinning akan
memperkecil threshold-based edge ini menjadi frame satu garis. Setelah itu baru
dapat dilakukan token recognition. Pemakaian algoritma thinning di sini akan
memproses citra secara rekursif dan memperkecil garis-garis yang ditemukan
menjadi garis-garis selebar satu piksel dengan cara membandingkan keadaan
piksel yang sesungguhnya dengan pola tertentu lalu memperkecilnya.
Ide transformasi dari bentuk citra daun menjadi bentuk jaringan syaraf yaitu
karena sinus dan kosinus dari sudut daun merepresentasikan kriteria dari
pengenalan pola.
13

14. Citra di atas menunjukkan bagian citra daun yang telah diproses dengan edge
detection dan algoritma thinning.
• Garis hijau menunjukkan bentuk citra daun setelah dilakukan edge
detection dan thinning.
• Persegi-persegi merah menunjukkan titik-titik pada citra daun yang akan
dihubungkan dengan garis biru.
• Garis biru yang menghubungkan persegi-persegi merah akan digunakan
untuk menghitung sinus dan kosinus dari sudut-sudut yang terbentuk. Garis
biru tersebut adalah representasi dari leaf token.
Gambar yang diperbesar menunjukkan gambar segitiga siku-siku yang dapat
merepresentasikan leaf token yang akan digunakan untuk menghitung
jaringan syaraf.
Gambar di atas adalah representasi dari token sebuah citra daun. Sudut-sudut A
dan B adalah bagian penting yang akan dicocokkan dengan lapisan jaringan
syaraf. Dengan kedua sudut ini, dapat direpresentasikan arah dari hipotenusa
dari titik P1 ke titik P2 yang sangat penting untuk representasi citra daun.
14

15. PENUTUP
Dari berbagai pembahasan yang telah dilakukan di atas, dapat dilihat bahwa
image thinning seringkali berhubungan dengan proses pengolahan citra yang lain,
seperti subtraction, reconstruction, skeletoning, dan sebagainya. Dan proses
thinning juga sangat berguna untuk pengenalan citra tertentu, seperti yang
dikemukakan pada contoh aplikasi di atas.
15

16. referensi
Extraction of Filarial Worms [on-line]. Didapat dari
http://www.dca.fee.unicamp.br/projects/khoros/mmach/tutor/application/bi
ological/fila/fila.html; Internet; diakses tanggal 15 November 2003.
Leaves Recognition v1.0 [on-line]. Didapat dari http://damato.light-
speed.de/lrecog/ ; Internet; diakses tanggal 16 November 2003.
Mathematical Morpohology [on-line]. Didapat dari
www.imm.dtu.dk/~jmc/02501/lectures/02501_morphology.pdf; Internet;
diakses tanggal 14 November 2003.
Merriam-Webster Dictionary [on-line]. Didapat dari http://www.m-w.com/cgi-
bin/dictionary; Internet; diakses tanggal 15 November 2003.
Performance Evaluation of Shape Simplification Methods [on-line]. Didapat dari
http://www.tcs.auckland.ac.nz/~btech/btech2002/ktom006/
index_files/Project%20Report.doc; Internet; diakses tanggal 14 November
2003.
Selected Morphological Algorithm [on-line]. Didapat dari
http://documents.wolfram.com/applications/digitalimage/UsersGuide/6.5.ht
ml Internet; diakses tanggal 15 November 2003.
Thining [on-line]. Didapat dari
http://vision.cse.psu.edu/resources/hipr/html/thin.htm; Internet; diakses
tanggal 14 November 2003.
http://www.eng.fiu.edu/me/robotics/elib/am_st_fiu_ppr_2000.pdf; Internet;
diakses tanggal 14 November 2003.
lki-www.informatik.uni-hamburg.de/~neumann/BV-SS-2002/BV-L8.pdf; Internet;
diakses tanggal 14 November 2003.
http://www.cs.aue.auc.dk/~vok/ap/6._Morphological_Operators.ppt; Internet;
diakses tanggal 14 November 2003.
16