Metode Image Processing untuk Rukyatul Hilal di BMKG

Sebelum mengetahui lebih jauh tentang Image processing pada astrofotografi, perlu kiranya untuk memahami terlebih dahulu mengenai teknik astrofotografi hilal di BMKG. Dalam hal ini perlu diketahui bahwa astrofotgrafi di BMKG merupakan astrofotografi yang melakukan pengamatan terhadap hilal pada saat setelah ghurub atau setelah mata hari terbenam. Astrofotografi yang digunakan di BMKG secara umum terdiri atas beberapa peralatan, di antaranya: Teleskop (Vixen ED 80 S dan Vixen ED 103), Mounting (Sphinx SXW dan Sphinx SXD2), Kamera (Canon 60D dan Canon 550D), dan Laptop. Spesifikasi dari peralatan tersebut adalah sebagai berikut:

1.      Jenis Teleskop

Model	Vixen ED 80 S[1]	Vixen ED 103[2]
Objective Lens	ED Apochomatic	ED Apochromatic
Effective Aperture	80mm	103mm
Focal Leght	600mm	795mm
Focal Raito	1 : 7.5	1 : 7.1
Light Gathering Power	131x	217 X
Resolving Power	1.45 arc sec.	1.13 arc sec.
Limiting Magnitude	11.3	11.8
Drawtube Diameter / 60mm-64mm
Thread / 60mm-42mmT
Push-fit 50.8mm-31.7mm
Tube Length		810mm
Tube Outer Diameter		115mm
Tube Weight (w/o accessory)	8.9 Kg	3.6 Kg

Tabel 3. 1; Spesifikasi Teleskop BMKG

2.      Jenis Mounting

Mounting Sphinx SXW dan Sphinx SXD2 merupakan sebuah mounting dengan sistem Go-To Mount. Dimana dengan menggunakan Star Book mounting ini mampu menampilkan kontrol horizontal dan vertikal yang dirancang untuk mengarahkan teleskop dengan mudah pada objek. Ringan dan portabel, tunggangan ini dapat disesuaikan untuk bercak lingkup dan teropong.

3.      Jenis Kamera (Detektor)

Model	Canon 550D[3]	Canon 60D[4]
ISO Range	100-6400	100-3200
Shutter Speed Range	1/4000, 1/60	1/8000, 30
Mega Pixel	18.7	18.0
Image Stabilization	Tidak	Ya
Resolusi Video	1920 x 1080	1920 x 1080
Ukuran File Foto	5184 x 3456	5184 x 3456
Ukuran	5.1 x 3.9 x 2.4 in	14.5 x 10.6 x 7.9cm
Berat	530 g	0.75 Kg

Tabel 3. 1; Spesifikasi Kamera BMKG

Secara umum peralatan di atas digunakan pada setiap lokasi pengamatan hilal BMKG. Adapun tehnik astrofotografi yang dilakukan di BMKG terdiri dari beberapa tahapan, yaitu:

1.      Tahap Pemasangan Alat

a.       Tripot

Arahkan tripot ke arah Utara. Kaki tripot (bertuliskan South) harus mengarah ke arah Selatan jika pengamatan berada di Lintang Selatan (LS); mengarah ke Utara jika pengamatan di Lintang Utara (LU). Sejajarkan permukaan tripot, lalu kunci semua kaki tripot. Selanjutnya pindahkan sekrup penghubung kaki tripod ke atas tripod di lubang XS.

b.      Half Pilar

Pasang hal pilar  di atas tripod, luruskan half pilar dengan kaki pilar selatan. Jika pengamatan LS. Jika pengamatan LU maka kaki pilar berada di utara. Gunakan Global Positioning System (GPS), untuk mengetahui koordinat pengamatan, lalu catat posisi lokasi pengamatan.

c.       Mounting.

Kendurkan semua pengunci, pasang mounting, arahkan kepala mounting ke arah selatan, kunci semua (kiri, kanan, dan bawah).

d.      Pemberat Bagian Bawah

Tiang dipasang kira-kira 10 cm (3 jari) dan pasang pemberat. Buka terlebih dahulu pengunci di bagian bawah tiang dan lalu pasang pemberat. Kunci Knop RA (ada di samping kiri) setelah tiang pemberat berada pada posisi lurus dengan kaki selatan.

e.       Teropong

Kendurkan pengunci, arahkan teropong ke arah timur apabila pengamatan di LS dan ke arah barat jika pengamatan di LU. Kencangkan semua kunci setelah memasang teropong.

f.       Kamera

Cek diagonal minor harus berada pada posisi benar, pasang ring pada kamera. pasang diagonal minor di depan ring dengan cara di putar.  Pasang kamera yang telah terpasang diagonal minor pada teropong, sebelumnya buka pengunci pada teropong, setelah terpasang kunci kembali.

g.       Penyeimbangan

Timbang teropong sebelum pasang pemberat. Kendurkan Knop RA, tidurkan teropong, cek keseimbangan teropong bagian kanan dan kiri. Pasang pemberat pada bagian yang ringan. Cek kembali keseimbangan, jika sudah seimbang, berdirikan kembali teropong dan kendurkan kunci fokus lalu atur fokusnya kemudian kencangkan kembali kuncinya. Cek posisi teropong, pastikan tanda lurus.

h.      Koneksivitas

Sambungkan teropong dengan kabel Star Book dan kabel power. Nyalakan teropong pada posisi On. Setting koordinat posisi pengamatan, ketinggian dan waktu pada Star Book

Gambar 3.1; Rangkaian Astrofotografi Hilal BMKG.

2.      Tahap Pengoperasian Teleskop

a.       Hubungkan kabel serial/ kabel data dari mounting ke Star Book.

b.      Hubungkan kabel power ke mounting.

c.       Hidupkan mounting dengan menekan tombol On/Off.

d.      Setting Star Book.

e.       Pilih Local Time Setting. Untuk mengatur waktu (Tahun: Bulan: Tanggal: Jam: Menit: UTC (7,8,9)).

f.       Pilih Locate. Untuk mengatur koordinat lokasi pengamatan.

g.       Klik Save Setting. Pilih Ok. Pilih Confirm. Kemudian pilih Ok.

h.      Setiap mengoperasikan teleskop dengan Star Book, pilih Chart.

i.        Lalu pilih object. Pilih Sun Moon Planet. Maka akan muncul daftar Sun, Moon, Venus, Merkurius, dan lain-lain. Pilih Sun kemudian select, kemudian Go To, maka teleskop akan bergerak ke Matahari.[5]

j.        Apabila shooting Matahari kurang tepat, maka gerakkan kursor kuning merah untuk membuat posisi Matahari tepat ditengah-tengah display kamera.

k.      Kemudian coba shooting ke Bulan.

l.        Kemudian cek kembali dengan shooting ke Matahari.

m.    Kemudian cek lagi shooting ke Bulan.

3.      Tahap Pengoperasian pada Desktop

a.       Buka Split Cam.

b.      Buka EOS Application. Pilih Camera Setting, lalu pilih live view shoot, atur ISO dan shutter speed.

c.       Kembali ke halaman Split Cam. Klik source pilih desktop, pilih rectangular (paling kanan), seleksi layar live view desktop. Kembali ke Split Cam, klik source –record, simpan file.

d.      Buka Adobe Flash. Pilih File-Open Profile-cari file profile xml-nya. Device pilih split cam video capture.

e.       Klik save to file (browse-pilih dimana tempat untuk menyimpan).

f.       Klik Connect.

g.       Klik Start. Maka pengamatan dalam di akses secara live streaming pada situs media.bmkg.go.id. dan pemotretan citra hilal dengan menggunakan EOS Application.[6]

Secara umum proses pengamatan hilal di BMKG adalah sebagaimana terlihat pada gambar berikut:

Gambar 3.2; Skema Rukyatul Hilal BMKG

Skema di atas menunjukkan bahwa pengamatan BMKG menggunakan teknologi yang mumpuni dalam rukyatul hilal, mulai dari peralatan yang digunakan di lokasi observasi (astrofotografi), hingga penggunaan server satelit agar dapat ditampilkan secara video streaming hingga dapat di lihat oleh orang lain yang tidak berada di lokasi pengamatan dengan mengakses situs http://media. bmkg. go.id/hilal.

Terdapat tiga output hilal yang muncul berkaitan dengan teknik astrofotografi, yaitu:

1.      Hilal dapat terlihat pada kamera yang ditampilkan pada laptop, kemudian dikonfirmasi oleh pengamat menggunakan mata melalui bantuan eye piece pada teleskop.

2.      Hilal dapat terlihat pada kamera yang ditampilkan pada laptop, namun pengamat tidak dapat melihatnya secara fisik.

3.      Hilal terlihat setelah pengamatan berakhir (dengan pengolahan citra).[7]  

Era teknologi tidak dapat dipisahkan dari multimedia, begitu juga halnya dengan penggunaan teknologi astrofotografi sebagai teknik rukyatul hilal. Maka akan selalu ada multimedia (dalam hal ini citra) yang membutuhkan pengolahan lebih lanjut ketika belum tercapai informasi yang diinginkan pada gambar tersebut.

Sebelum melakukan pengolahan citra terlebih dahulu harus mengetahui orientasi hilal dan ukuran hilal dengan prediksi. Orientasi hilal untuk memprediksikan arah kemiringan hilal terhadap sinar matahari, sedangkan ukuran hilal untuk menentukan bentuk  hilal dalam satu frame, dengan diprediksikan besar hilal itu seperti apa.[8]

Pada umumnya terdapat 4 metode yang dapat dilakukan dalam Images Processing pada astrofotografi untuk rukyatul hilal, di antaranya:

1.      Meningkatkan atau menurunkan kontras pada satu citra hilal.

2.      Meningkatkan atau menurunkan kontras pada beberapa citra hilal dengan memperhatikan konsistensinya.

3.      Penumpukan citra hilal tanpa kalibrasi.

4.      Penumpukan citra hilal dengan kalibrasi.[9]

Untuk memahami empat hal proses pengolahan di atas, berikut akan dijelaskan secara terperinci dari masing-masing metode Image Processing:

1.      Meningkatkan atau menurunkan kontras pada satu citra hilal.

Kontras dalam visual adalah sesuatu yang membuat sebuah objek atau representasi dari objek tersebut dalam bentuk gambar dapat dibedakan dari objek lain atau background. Kontras ditentukan oleh perbedaan dalam warna dan tingkat kecerahan dari objek yang satu dengan yang lainnya dalam jangkauan pandang yang sama.[10]

Dalam citra hilal kontras diperlukan untuk memperjelas ketampakan hilal pada satu citra, karena biasanya citra hilal sering terlihat sama dengan background atau objek lain seperti awan yang ada disekelilingnya, sehingga sulit dipastikan apakah objek tersebut adalah hilal atau bukan, maka diperlukan peningkatan kontras agar citra hilal lebih mendominasi.

Jadi, dalam peningkatan kontras pada satu citra hilal ini, pada dasarnya dalam citra awal hilal telah terlihat atau tampak, namun peningkatan kontras pada citra hilal tersebut dilakukan untuk lebih memperjelas hilal yang sudah terlihat. [11]  Perhatikan contoh gambar berikut!

Gambar 3.3; Citra Awal.

Gambar 3.4; Citra Sesudah Diproses.

2.      Meningkatkan atau menurunkan kontras pada beberapa citra hilal dengan memperhatikan konsistensinya.

Fungsi kontras masih tetap sama dalam tahapan ini yaitu membuat sebuah objek atau representasi dari objek tersebut dalam bentuk gambar dapat dibedakan dari objek lain atau background.

Yang membedakan tahap ini dengan tahap sebelumnya adalah pada tahap ini hilal belum dapat dipastikan terlihat atau tidak, namun kemungkinan terlihat itu ada, sehingga pengolahan pada satu citra hilal saja tidak akan membantu. Hal lain yang perlu dilakukan adalah memperhatikan konsistensi ketampakan hilal pada citra yang lain. Konsistensi yang dimaksudkan adalah adanya kesamaan antara citra yang satu dengan citra yang lain, baik dari segi bentuk hilal, maupun dari segi posisi atau letak hilal dalam citra satu dengan citra yang lainnya.

Jika konsistensinya menunjukkan persamaan, maka dapat disimpulkan bahwa yang terlihat seperti hilal tersebut adalah hilal. Dalam proses tersebutlah kontras dinaikkan pada beberapa citra untuk lebih meyakinkan bahwa citra hilal benar terlihat. [12]   Perhatikan contoh gambar berikut!

Gambar 3.5; Citra Awal.

Gambar 3.6; Citra Sesudah Diproses.

3.      Penumpukan citra hilal tanpa kalibrasi.

Berbeda dengan tahap sebelumnya, pada tahap ini hilal tidak terlihat dalam beberapa citra. Dan peningkatan kontras pada satu citra atau peningkatan kontras pada beberapa citra dengan memperhatikan konsistensinya tidak membantu untuk menampilkan citra hilal pada gambar. Tahapan selanjutnya yang mungkin untuk dilakukan adalah menumpukkan beberapa citra hilal atau menggabungkan beberapa citra menjadi satu.

Penumpukan tersebut tidak terbatas jumlahnya, bisa mencapai 100 citra atau bahkan lebih banyak. Penumpukan citra tersebut akan menampilkan citra hilal akhir, sehingga dapat dipastikan apakah hilal terlihat atau tidak. Jika citra hilal terlihat, maka pada akan muncul suatu bentuk hilal pada tempat dan posisi yang sama dalam citra yang telah ditumpuk tersebut. [13] 

4.      Penumpukan citra hilal dengan kalibrasi.

Pada tahap terakhir untuk prosesnya hampir sama dengan tahap ketiga, yaitu menumpukkan beberapa citra hilal menjadi satu citra untuk dapat mengetahui apakah hilal terlihat atau tidak. Yang membedakannya adalah pada tahap keempat ini sebelum melakukan penumpukan tersebut terlebih dahulu melakukan kalibrasi terhadap citra hilal.

Kalibrasi tersebut dilakukan pada saat pengambilan citra dengan alat-alat kaliblator, untuk meningkatkan Signal to Noise (S/N) Ratio, lakukan perekaman citra bias (bias frame), citra gelap (dark frame), dan citra medan datar (flat field frame).

Citra Bias diperlukan untuk mengoreksi ketidakteraturan setiap pixel pada detektor dalam merekam data. Citra Gelap diperlukan untuk mengoreksi efek panas dan derau elektronik pada detektor. Citra Medan Datar diperlukan untuk mengoreksi permasalahan-permasalahan terkait dengan penjalaran cahaya dari depan teleskop, lensa, hingga ke detektor.[14]  

Di BMKG sendiri Image Processing yang sering dilakukan sejauh ini hingga tahap pertama dan tahap kedua. Yaitu tahapan meningkatkan kontras pada satu citra hilal dan beberapa citra hilal dengan memperhatikan konsistensinya. Terkadang pernah juga melakukan percobaan pengolahan gambar hingga ke tahapan yang lebih lanjut atau kompleks. Hal ini menunjukkan bahwa hilal dengan ketinggian lebih rendah dapat terlihat dengan teknik astrofotografi, meskipun mata telanjang belum dapat melihatnya.[15]

---

[1] Lihat Vixen ED80Sf & ED100Sf Manual, PDF, 4.

^[2] Lihat Vixen AX103S, ED81s, ED103S, & ED115S Manual, PDF, 4.

[3] Lihat https://www.kameradigital.co.id/104022/kamera-canon-eos-50d-indonesia/, di akses pada tanggal 25 Februari 2017, pukul 14.00 WIB.

[4] Lihat https://www.kameradigital.co.id/0117/harga-dan-spesifikasi-kamera-canon-eos-60d-lengkap-terbaru/ di akses pada tanggal 25 Februari 2017, pukul 14.26 WIB.

[5] Matahari sebagai tujuang shooting, untuk bisa setting ulang fokus dan ketepatan settingan teleskop, sehingga apabila shooting Matahari tepat, maka ketika shooting ke Bulan juga akan tepat.

[6] Disusun berdasarkan observasi yang penulis lakukan bersama BMKG pada tanggal 16 Februari 2018 di Pantai Anyer Banten, Lihat juga Standar Operasional Prosedur (SOP) yang dibuat oleh Evy Rosa.

[7] Wawancara dengan Rukman Nugraha, pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[8] Wawancara dengan Rukman Nugraha, pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[9] Wawancara dengan Rukman Nugraha pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[10] John Felix, “Penggunaan Kontras Warna dalam Fotografi”, Jurnal Humaniora, Vol.1, No.2, Oktober 2010, 309.

[11] Wawancara dengan Rukman Nugraha pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[12] Wawancara dengan Rukman Nugraha pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[13] Wawancara dengan Rukman Nugraha pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[14] Wawancara dengan Rukman Nugraha pada tanggal 7 Februari 2018, pukul 09.00 WIB. di BMKG Pusat, Jakarta Pusat.

[15] Joko Satria A, dkk “Pensabitan Hilal Menerusi Teknik Pengimejan”, dalam Dimensi Penyelidikan Asytonomi Islam (Kuala Lumpur: Universiti Malaya, 2013), 102.