Citra digital adalah representasi visual dari dunia nyata yang sering digunakan dalam berbagai konteks, termasuk fotografi, pengolahan medis, dan banyak aplikasi lainnya. Namun, citra digital sering kali terkena derau atau noise yang dapat mengurangi kualitas gambar tersebut. Untungnya, teknik restorasi citra digital hadir untuk mengatasi masalah ini.

Pengenalan Restorasi Citra Digital

Restorasi citra digital adalah proses untuk menghilangkan atau mengurangi derau dari citra digital sehingga mendapatkan citra yang lebih bersih dan kualitas yang lebih baik. Derau dalam citra dapat disebabkan oleh berbagai faktor, seperti gangguan dalam pemotretan, kompresi citra, atau masalah sensor kamera. Dalam artikel ini, akan dibahas beberapa jenis derau yang umum, yaitu derau impuls (salt & pepper), derau uniform, derau gaussian, dan derau rayleigh.

Mengukur Tingkat Kemiripan

Untuk menilai sejauh mana citra hasil restorasi mendekati citra asli, kita menggunakan tiga metrik utama: Mean Square Error (MSE), Root Mean Square Error (RMSE), dan Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR).

1. Mean Square Error (MSE)

MSE adalah ukuran statistik yang mengukur rata-rata dari kuadrat perbedaan antara setiap piksel pada citra asli dan citra hasil restorasi. Rumusnya adalah:

Semakin rendah nilai MSE, semakin baik tingkat restorasi citra.

2. Root Mean Square Error (RMSE)

RMSE adalah akar kuadrat dari MSE. Ini memberikan ukuran kesalahan rata-rata dalam satuan yang sama dengan citra asli. Rumusnya adalah:

3. Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR)

PSNR adalah metrik yang mengukur kualitas citra dengan membandingkan sinyal maksimum (nilai puncak) dengan tingkat noise dalam citra. Rumusnya adalah:

PSNR diukur dalam desibel (dB) dan semakin tinggi nilai PSNR, semakin baik kualitas citra.

Derau Umum dan Filter Restorasi

Sekarang, mari kita bahas beberapa jenis derau yang umum dan filter yang digunakan untuk merestorasi citra:

1. Derau Impuls (Salt & Pepper)

Derau impuls adalah derau yang muncul dalam bentuk piksel dengan nilai intensitas ekstrem, yaitu nilai piksel yang sangat tinggi (salt) atau sangat rendah (pepper). Untuk mengatasi derau ini, filter median sering digunakan. Filter median akan menggantikan setiap piksel yang terkontaminasi dengan nilai median dari piksel di sekitarnya.

2. Derau Uniform

Derau uniform adalah derau yang memiliki distribusi konstan di seluruh citra. Untuk mengatasi derau ini, filter rata-rata dapat digunakan. Filter rata-rata menggantikan nilai piksel dengan rata-rata intensitas piksel di sekitarnya.

3. Derau Gaussian

Derau Gaussian adalah derau yang mengikuti distribusi Gaussian (normal). Untuk mengatasi derau Gaussian, berbagai filter seperti filter Gaussian dan filter Wiener digunakan. Filter Wiener adalah filter adaptif yang mencoba mengembalikan citra asli berdasarkan model statistik dari derau Gaussian.

4. Derau Rayleigh

Derau Rayleigh adalah derau yang mengikuti distribusi Rayleigh. Untuk mengatasi derau ini, filter Rayleigh atau filter Kuwahara yang kompleks dapat digunakan.

Restorasi citra digital adalah teknik penting dalam pengolahan citra yang bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi derau dari citra digital. Untuk mengukur tingkat kemiripan antara citra asli dan citra hasil restorasi, kita dapat menggunakan metrik seperti MSE, RMSE, dan PSNR. Selain itu, pemilihan filter yang sesuai untuk jenis derau yang ada sangat penting untuk mencapai hasil restorasi yang optimal. Dengan teknik-teknik ini, kita dapat memperbaiki kualitas citra digital dan membuatnya lebih berguna dalam berbagai aplikasi.

Source code beserta data lengkap pemrograman MATLAB di atas dapat diperoleh melalui halaman berikut ini: Source Code