BAB I. PENDAHULUAN
1.
1.1. Latar Belakang
Citra medis (medical image) memiliki kandungan informasi yang sangat penting. Hal tersebut
menjadikan citra kedokteran umumnya memiliki ukuran yang besar. Citra medis yang berukuran
besar menimbulkan masalah pada penyimpanan dan pengiriman citra kedokteran, yaitu
kebutuhan media penyimpanan data yang besar serta waktu pengiriman yang lama. Hal tersebut
mengakibatkan munculnya kebutuhan akan kompresi citra kedokteran tanpa mengurangi
informasi yang tersimpan dalam citra tersebut (lossless). Namun, kompresi lossless belum
menyelesaikan masalah yang dihadapi, sehingga diperlukan kompresi data yang bersifat
lossless tetapi memiliki fleksibilitas untuk dapat menghilangkan informasi yang tidak penting
dan tidak dapat dilihat oleh indera penglihatan kita (lossy).
Agar pengiriman citra menjadi lebih efisien dengan kualitas yang lebih baik, perlu dilakukan
proses pengolahan citra digital terhadap citra tersebut, sehingga kompresi citra tidak hanya
mengurangi ukuran file dan bandwidth, tetapi juga memungkinkan ekstraksi untuk melakukan
proses pengolahan citra lainnya lebih lanjut. Kompresi JPEG 2000 memungkinkan adanya
kompresi lossless dan lossy sehingga dapat diimplementasikan untuk kompresi citra medis.
Kompresi JPEG-2000 dikembangkan oleh ITU (International Telecommunication Union) dan
ISO (International Organization of Standardization). JPEG-2000 memiliki beberapa fitur
yang sangat membantu proses pengolahan citra medis. Diantara fitur JPEG-2000 yang ada,
RoI (Region of Interest) memungkinkan pengguna memilih sebuah daerah pada citra hasil
kompresi sehingga kualias citra pada daerah RoI tersebut meningkat.
Namun demikian, kompresi JPEG-2000 untuk citra berukuran besar memerlukan spesifikasi
komputer yang bagus. Dengan menggunakan komputas dengan spesifikasi yang biasa, proses
kompresi citra memerlukan waktu yang lama. Sehingga diperlukan sebuah sistem terdistribusi
untuk melakukan kompresi JPEG 2000.
Grid computing adalah penggunaan resource banyak komputer yang saling terhubung oleh
sebuah jaringan internet untuk melakukan komputasi yang memerlukan resource besar. Dengan
menggunakan grid computing, proses komputasi secara masal dilakukan dengan meman-
1
faatkan resource CPU yang tidak terpakai (CPU cycle/media penyimpanan) dari banyak komputer.
Grid computing merupakan pengembangan dari distributed computing. Contoh grid
computing adalah Kazzaa, aplikasi peer to peer untuk berbagi file. Sementara contoh distributed
computing adalah pengelolaan DNS (Domain Name System).
Grid computing untuk pengolahan citra digital (PCD) sedang dikembangkan oleh Imaging
dan Image Processing Research Group (I2PRG), ITB. Desain grid computing yang dikembangkan
diilustrasikan pada gambar 1.1. Pada grid computing untuk pengolahan citra digital,
terdapat cluster-cluster yang berfungsi melakukan proses secara terdistribusi. Penyimpanan
database pada grid computing terletak pada manager. Manager menyebarkan data untuk diproses
pada masing-masing cluster. Masing-masing cluster tersebut terdiri dari beberapa
server komputasi. Server komputasi dapat terhubung melalui pada jaringan internet, LAN,
WAN, ataupun PSTN. Setelah selesai dilakukan sebuah komputasi, data hasil komputasi dikirimkan
ke sebuah cluster yang melakukan decode. Hasil decode tersebut dikirimkan ke client
untuk kemudian digabungkan.
Cluster-1
Network Infrastructure
Internet, LAN, WAN, PSNR
Cluster-2
Cluster-N
Manager Database
1. Request Image
2-2. Task-2
2-1. Task-1
2-N. Task-N
Cluster
3-1. Stream-1
3-2. Stream-2
3-3. Stream-N
4-1. Decode #1
4-2. Decode #2
4-N. Decode #N
5. Merge Image
Gambar 1.1. Desain Grid Computing Untuk Pengolahan Citra Digital
2
Pada tugas akhir ini, dicoba dikembangkan sebuah aplikasi distributed computing untuk melakukan
proses kompresi JPEG 2000. Tugas akhir ini merupakan bagian kecil dari sebuah
desain grid computing yang sedang dikembangkan.
1.2. Tujuan
Tujuan tugas akhir ini adalah untuk merancang sistem yang dapat mempercepat waktu komputasi
kompresi citra medis JPEG 2000 serta merealisasikannya dalam perangkat lunak untuk
melakukan kompresi citra medis JPEG 2000 secara terdistribusi.
1.3. Batasan Masalah
Pada tugas akhir ini beberapa permasalahan yang menjadi batasan-batasan adalah sebagai
berikut :
Tidak dilakukan enkripsi citra ketika dikirimkan melalui jaringan internet
Tidak ada proses error handling untuk menangani apabila ada komponen yang tidak
dapat menjalankan tugas
Jumlah server terdistribusi yang digunakan adalah empat buah
Kompresi JPEG 2000 dilakukan secara lossy
Citra medis pada penelitian ini hanya dibatasi untuk citra sinar x, penggunaan citra
lain untuk aplikasi yang dikembangkan memungkinkan, selama citra yang digunakan
adalah citra abu-abu.
1.4. Diagram Blok Sistem
Sistem yang dikembangkan merupakan perangkat lunak yang mampu melakukan kompresi
citra secara terdistribusi. Proses kompresi citra dilakukan secara terdistribusi. Diagram blok
sistem yang dikembangkan dapat dilihat pada gambar 1.2. Sistem yang dikembangkan terdiri
dari aplikasi manager, aplikasi server, dan aplikasi client. Sistem yang dikembangkan merupakan
bagian kecil dari grid computing pada gambar 1.1.
3
1.4.1. Aplikasi Manager
Aplikasi manager merupakan bagian awal dari sistem yang dikembangkan. Pada
aplikasi manager, dilakukan pemilihan terhadap citra yang akan dikompres. Setelah
dilakukan pemotongan terhadap citra yang asli, citra tersebut dikirimkan ke masingmasing
server.
1.4.2. Aplikasi Server
Pada aplikasi server, dilakukan encoding dan decoding citra yang diterima server
dari manager secara terdistribusi sehingga dihasilkan citra dengan format JPEG
2000. Sebenarnya jumlah server tidak dibatasi, namun untuk tugas akhir kali ini,
pengujian dilakukan pada 4 buah server.
1.4.3. Aplikasi Client
Pada aplikasi client, dilakukan penggabungan citra yang dikompresi dengan menggunakan
transformasi wavelet oleh server. Setelah proses penggabungan, citra tersebut
ditampilkan sehingga pengguna dapat melihat citra medis tersebut dengan lebih
baik.
Open
Image
Image
Splitting
Manager
Encoding
Encoding
Encoding
Encoding
Server1
Server2
Server3
Server4
Decoding
Decoding
Decoding
Decoding
Server1
Server2
Server3
Server4
Merge
Image
View
Image
Client
Gambar 1.2 Diagram Blok Sistem
1.5. Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan untuk pelaksanaan tugas akhir ini meliputi :
4
d. Studi literatur
Berupa pencarian sumber-sumber bacaan yang dapat menunjang topik yang diberikan
oleh dosen pembimbing. Sumber-sumber bacaan tersebut penulis letakkan pada daftar
pustaka. Sumber bacaan dapat berupa text book, tugas akhir dan tesis, buku panduan
belajar pemrograman, maupun sumber bacaan softcopy yang didapatkan dari internet.
e. Pengumpulan data-data penunjang tugas akhir
Berupa pengumpulan data penunjang yang dapat membantu perancangan sistem. Data
penunjang tersebut dapatsource code yang bersifat open source, manual pemrograman,
contoh citra medis yang akan digunakan untuk pengujian dan analisis, maupun datadata
lain yang membantu terselesainya tugas akhir ini.
f. Analisis dan perancangan sistem
Berupa perancangan sistem dari studi pustaka dan data-data penunjang, serta analisis
terhadap rancangan yang dikembangkan.
g. Realisasi sistem
Berupa realisasi sistem dari rancangan yang dikembangkan. Sistem direalisasikan dengan
menggunakan bahasa pemrograman Java™. Realisasi sistem dilakukan secara bertahap
pada masing-masing modul dan kemudian digabungkan.
h. Evaluasi unjuk kerja sistem
Berupa evaluasi dari realisasi sistem yang dikembangkan. Evaluasi berdasarkan unjuk
kerja masing-masing modul serta evaluasi unjuk kerja keseluruhan modul. Evaluasi
citra dilakukan terhadap tujuh buah citra uji yang berupa citra x-ray tulang.
i. Penulisan dokumentasi dan laporan
Berupa proses penulisan dokumentasi dan laporan tugas akhir seperti disyaratkan oleh
Departemen Teknik Elektro, Insititut Teknologi Bandung.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir kali ini adalah sebagai
berikut :
5
Bab I Pendahuluan, terdiri atas bagian latar belakang masalah, ruang lingkup laporan, diagram
blok sistem,spesifikasi sistem, dan sistematika penulisan
Bab II Teori Dasar, berisi penjelasan singkap mengenai konsep-konsep yang mendukung
dikembangkannya sistem ini. Konsep-yang digunakan untuk mendukung 6sistem ini adalah
pengolahan citra digital, kompresi citra, transformasi wavelet, dan komputasi secara terdistribusi.
Bab III Desain dan Implementasi, berisi rincian mengenai desain sistem serta implementasi
sistem yang dibuat.
Bab IV Pengujian dan Analisis Sistem, berisi rincian mengenai pengujian yang dilakukan
terhadap sistem yang dikembangkan, disertai analisis terhadap hasil pengujian.
Bab V Kesimpulan dan Saran, berisi kesimpulan yang diambil berkaitan dengan sistem
yang dikembangkan, serta saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut.