Morphological Image Processing

Morfologi adalah suatu cabang dari pngolahan citra yang sangat bermanfaat dalam analisis bentuk dalam citra. Operasi morfologi adalah teknik pengolahan citra yang didasarkan pada bentuk segmen atau region dalam citra. Karena difokuskan pada bentuk obyek, maka operasi ini biasanya diterapkan pada citra biner(hanya terdiri dari 1 dan 0). Biasanya segmen tadi didasarkan pada obyek yang menjadi perhatian. Segmentasi dilakukan dengan membedakan antara obyek dan latar, antara lain dengan memanfaatkan operasi pengambangan yang mengubah citra warna dan skala keabuan menjadi citra biner.
Tiga operasi logika dasar

Tiga Operasi Logika Dasar

Beberapa contohnya

Catatan: dimana citra biner 1= hitam dan 0= putih

Dengan mengatur atau memilih ukurran dan bentuk dari matriks kernal(strukturing element) yang dihgunakan maka kita dapat mengatur sensitivitas operasi morfologi terhadap bentuk tertentu(spesifik) pada citra digital masukan.
Secara umum, pemrosesan citra secara morfologi dilakukan denga cara mem-passing sebuah sturktur elemen terhadap sebuah citra dengan cara yang hampir sama dengan konvolusi. Struktur elemen dapat diibaratkan dengan mask pada pemrosesan citra biasa (bukan secara morfologi).

Hasil operasi morfologi dapat dimanfaatkan untuk pengambilan keputusan dengan analisis lebih lanjut. Operasi ini antara lain meliputi : pencarian batas/kontur, dilasi, erosi, penutupan (closing), pembukaan (opening), pengisian (filling), pelabelan, dan pengerangkaan (skeletonization).

1. Pencarian Batas/Kontur

    Operasi ini digunakan untuk menentukan batas/kontur dari segmen obyek.  Salah satu aplikasi operasi erosi dan dilasi adalah untuk deteksi bidang batas suatu objek dalam citra. Jika A adalah suatu citra dan B adalah suatu structuring element yang kecil yang terdiri atas titik yang diletakkan secara simetris terhadap origin, maka dapat  didefinisikan bidang batas A dengan beberapa metode yaitu Internal Boundary Citra, External Boundary Citra, dan  Morphological Gradient Citra.

2. Dilasi

     Dilasi merupakan proses penggabungan titik-titik latar (0) menjadi bagian dari objek (1), berdasarkan struktur elemen S  yang digunakan. Operasi dilasi dilakukan untuk memperbesar ukuran segmen obyek dengan menambah lapisan di sekeliling obyek.

3. Erosi

    Erosi merupakan proses penghapusan titik-titik objek(1) menjadi bagian dari latar (0), berdasarkan struktur elemen S yang digunakan. Operasi erosi adalah kebalikan dari operasi dilasi. Pada operasi ini, ukuran obyek diperkecil dengan mengikis sekeliling obyek. Cara melakukan proses erosi untuk setiap titik pada A:

- Letakkan titik poros S pada titik A tersebut

- Jika ada bagian dari S yang berada di luar A , maka titik poros dihapus/ dijadikan latar.

4. Opening

    Opening adalah proses erosi yang diikuti dengan dilasi. Efek yang dihasilkan adalah menghilangnya objek-objek kecil dan kurus, memecah objek pada titik-titik yang kurus, dan secara umum men-smooth kan batas dari objek besar tanpa mengubah area objek secara signifikan.

5. Closing

     Closing adalah proses dilasi yang diikuti dengan erosi. Efek yang dihasilkan adalah mengisi lubang kecil pada objek, menggabungkan objek-objek yang berdekatan, dan secara umum men-smooth-kan batas dari objek besar tanpa mengubah area objek secara signifikan.

6. Filling

    Pada operasi ini, citra masukan adalah citra batas/kontur, kemudian dilakukan pengisian sehingga diperoleh segmen obyek yang pejal/solid.
7.  Pengerangkaan(Skeletonization)
     Pengerangkaan adalah suatu proses pengikisan sebuah obyek sebanyak mungkin dengan tetap mempertahankan bentuk umum dari polanya. Dengan kata lain, setalah sebagian besar titik pada obyek tersebut dihilangkan, maka pola dari obyek tersebut harus tetap dapat dikenali. Pola yang tertinggal ini disebut sebagai kerangka (skeleton), di mana sifat-sifatnya adalah:
    a)  Ketipisan : kerangka objek berukuran setipis mungkin (1 atau 2 titik).
    b)  Konektivitas: kerangka dari suatu obyek terhubung satu sama lain sesuai dengan topologi pola aslinya.
    c)  Posisi: letak kerangka berada tepat di tengah obyek.
   d)  Stabilitas: setelah suatu bagian kerangka diperoleh, maka bagian tersebut tidak akan terkikis lagi oleh operasi pengikisan berikutnya.

Varian dari erosi dan dilasi 

- Shrinking, yaitu erosi yang dimodifikasi sehingga piksel single tidak boleh dihapus. Hal ini berguna jika jumlah objek tidak boleh berubah.

- Thinning, yaitu erosi yang dimodifikasi sehingga tidak boleh ada objek yang terpecah. Hasilnya adalah berupa garis yang menunjukkan topologi bjek semula. Tujuan thinning adalah menghapus oiksel tertentu pada objek sehingga tebal objek tersebut menjadi hanya satu piksel. Thinning tidak boleh menghilangkan end-point, memutus koneksi yang ada, dan mengakibatkan excessive erosi. Salah satu kegunaan thinning adalah pada proses pengenalan karakter/ huruf. Ada banyak cara mengimplementasikan thinning, salah satu diantaranya adalan dengan Hit-or-Miss transform.

Hit-or-Miss transform adalah suatu struktur elemen S dapat direpresentasikan dalam bentuk (S1, S2) dimana S1 adalah kumpulan titik-titik objek (hitam) dan S2 adalah kumpulan titik-titik latar(putih). Hit-or-Miss transform A*S adalah kumpulan titik-titik dimana S1 menemukan match di A pada saat yang bersamaan S2 juga menemukan match di luar A.

- Thickening, Skeletonizing, Prunnig