PENERAPAN MULTI DIRECTION GRADIENT VECTOR FLOW (MDGVF) UNTUK SEGMENTASI CORTICAL BONE PADA CITRA MEDIS DENTAL PANORAMIC RADIOGRAPHS

Transkripsi

1 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No PENERAPAN MULTI DIRECTION GRADIENT ECTOR FLOW MDGF UNTUK SEGMENTASI CORTICAL BONE PADA CITRA MEDIS DENTAL PANORAMIC RADIOGRAPHS Andi Hendra As Zainal Ariin Rll Soelaiman 3 3 Jrsan Teknik Inormaika Insi Teknoloi Seplh Nopember Kamps ITS Skolilo Srabaa 60 beorsel@cs.is.ac.id asza@is-sb.ed 3 rll@si.is.ac.id ABSTRAK. Peneliian penolahan cira diial di bidan medis an memanaakan denal panoramic radioraphs elah banak dilakkan. Salah sa peneliian an elah dilakkan sebelmna adalah penembanan sisem berbankan komper nk mendeeksi oseoporosis berdasarkan lebar mandiblar inerior core dari cira medis denal panoromic radioraph. Keakraan penkran lebar dari corical bone sana dienkan dari hasil proses semenasi corical bone i sendiri. Meode semenasi an erkenal ckp baik adalah meode acie conor snake. Ide dasar dari meode ini adalah mensn sa kra secara ierai nk melakkan pendekaan pada neihborhood dari objek. permasalahan dalam semenasi sebah objek pada sebah cira denan mennakan acie conor adalah permasalahan minimisasi eneri. Pada peneliian ini dinakan meode mli direcion radien ecor low MDGF an merpakan penembanan dari beberapa meode acie conor sebelmna. Denan MDGF arah radien dari seiap piksel objek dalam imae dihin sehina pererakan kra idak erjebak denan epi an bkan merpakan corical bone. Hasil semenasi denan MDGF mennjkkan inka akrasi an lebih baik dibandinkan denan meode acie conor an lain. Kaa knci : denal panoramic radioraphs corical bone semenasi acie conor mli direcion radien ecor low MDGF.. Pendahlan Dewasa ini peneliian penolahan cira diial di bidan medis an memanaakan denal panoramic radioraphs elah banak dilakkan. Salah sa peneliian an didasarkan pada cira medis adalah penembanan sisem berbankan komper nk mendeeksi oseoporosis[]. Pada peneliian erseb lebar mandiblar inerior core dikr secara oomais kemdian dicari korelasina erhadap Bone Mineral densi BMD an dikr oleh scanner dal ener X-ra absorpiomer DXA pada lan belakan dan paha. Hasil sensiiias dan spesiisias raa-raana mamp mencapai 94.4 % dan 64.0 %. Kinerja ini masih erhin rendah bila diliha dari masih banakna pasien an salah dianosa oleh sisem. Hal ini di sebabkan karena hasil semenasi inerior core an masih kran akra. Hal penin an sana mempenarhi keakraan dalam penkran lebar corical bone adalah proses semenasi dari corical bone i sendiri. Meode semenasi an dikenal memberikan hasil an ckp baik adalah acie conor[][5]. Ide dasar dari meode acie conor adalah mensn sa kra secara ierai nk melakkan pendekaan pada neihborhood dari objek. Chenan X dan Jerr L. Prince 987 menembankan meode acie conor an didasarkan pada radien ecor low INF 0

2 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No GF an merpakan benk khss dari eneralized radien ecor low GGF na menaasi kelemahan dari acie conor sebelmna khssna dalam proses semenasi objek an epi- epina berpa ceknan aapn lenknan[3]. Pada perkembananna meode GF dan GGF ja memiliki kelemahan dalam melakkan semenasi erhadap sa objek jika inisialisasi snake berada deka denan objek lain. Olehna i dikembankan sa meode an menhin arah radien denan mennakan arah an elah dienkan. Arah radien inilah an dinakan nk menhin direcional radien ecor low DGF[3]. Unk menaasi kekranan karena adana bias pada aliran low dari objek an akan dieksrak an menakibakan hasil semenasi an diperoleh ja kran akra Jinshan Tan menembankan meode DGF menjadi sa meode mli direcional radien ecor low MDGF. Ide dasar dari meode ini adalah menhin arah direcional dari radien nk seiap piksel denan arah an berbeda-beda.. Eneri Snake Formlasi dari acie conor perama kali dikemkakan oleh Kass pada ahn 987 nk melakkan semenasi objek dari sebah cira. Fnsi eneri E dihbnkan denan kra erhadap benk dan jarak kra erhadap ir dari objek an diininkan. Jika benk dari kra idak menerpai objek dan jarak kra erhadap objek jah maka ener akan bernilai besar. Bei pla sebalikna jika benk kra dan jarak kra deka denan objek maka ener akan bernilai minimal. Oleh Karena i permasalahan dalam deeksi aa semenasi sebah objek pada sebah cira denan mennakan acie conor adalah permasalahan minimisasi eneri. Oleh karena i acie conor memiliki eneri an salin berhbnan an dapa membenk sebah kra an melinkpi sebah objek berdasarkan benk dan jarak kra erseb pada sebah cira. Fnsi eneri pada acie conor sebaaimana persamaan : E [ E r s E r s ds.. snake 0 in e ] Dimana acie conor memiliki parameer r s sss [0] E in = eneri inernal pada kra an dihasilkan oleh benk kra E = eneri eksernal an dihasilkan daa arik dari cira berpa epi dan aris erhadap s e kra = parameer ran. Denan mennakan eknik kalkls ariasi diperoleh E / / sebaai e E e eneri eksernal dari snake. Salah sa kelemahan mennakan eksernal orce E / / adalah karena sensiiiasna erhadap inisialisasi dari snake. Inisial e E e conor hars deka denan persekiaran bondar objek sebenarna karena jarak jankaan dari radien imae sana kecil. 3. Gradien ecor Flow GF Pada ahn 998 Chenan X dan Jerr L. Prince menslkan penembanan dari meode eneri snake nk menaasi kelemahan dari sensiiias inisialisasi snake sera peninkaan kemampan dalam melakkan semenasi erhadap epi objek an berpa ceknan. Hal ini dilakkan denan menanikan persamaan eneri eksernal pada snake denan Sebah eneri eksernal an diseb radien ecor ield GF. GF dapa diperoleh dari penrnan nsi eneri pada persamaan : E GF dd... INF 0

3 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No INF 0 3 Dimana ;. Denan mennakan persamaan dierensial parsial persamaan eneri di aas masin- masin dirnkan erhadap dan. E E Dimana ;. Denan menanap U dan sebaai nsi dari wak diperoleh persamaan eneri pada radien ecor low : U Yan dinakan sebaai eneri eksernal nk menanikan eneri eksernal pada snake. Denan menanikan nilai dan masin masin pada nsi eneri GF denan nsi pemboboan dan h akan diperoleh persamaan an merpakan benk mm dari radien ecor low GGF. dd h E GGF...5 Dimana :. / h e K Sehina diperoleh persamaan : dd E GGF...6 dd E GGF 7 Denan cara an sama seperi pada GF diperoleh persamaan eneri eksernal pada GGF: U

4 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No Mli Direcion Gradien ecor Flow MDGF Direcional radien ecor low DGF dikembankan na menaasi kekranan dari meode acie conor sebelmna[4]. Pada meode ini sebah arah an elah dienkan dinakan nk menhin direcional radien. Direcional radien inilah an dinakan nk menhin Direcional radien ecor low DGF. Namn meode ini ja memiliki kekranan ai adana bias pada aliran low dari objek an akan dieksrak. Akibana hasil semenasi an diperoleh ja kran akra. Meliha kelemahan ini Jinshan Tan menembankan meode direcional radien ecor low menjadi sa meode mli direcional radien ecor low MDGF. Ide dasar dari MDGF adalah menhin direcional radien nk seiap nilai piksel denan arah an berbeda-beda. Andaikan psa dari sa objek dikeahi adalah c c an dideinisikan sebaaimana persamaan: N N c i c i N i N i Dimana i i i... N adalah koordina dari piksel dalam objek dan N adalah jmlah piksel dalam objek. Misalkan I adalah nilai piksel pada lokasi ekor arah d d d dari an menj pada psa c dapa diperoleh denan c mennakan persamaan berik : c d...0 c c c d c c Unk seiap piksel dalam imae dapa diperoleh sebah ekor arah. Sehina nk keselrhan imae diperoleh sebah direcion ecor ield Seelah diperoleh direcion ecor ield dari sebah imae radien sepanjan arah d d d dari seiap nilai piksel an menj pada psa dari objek dapa dihin. Gradien dari seiap nilai piksel ini dihin denan da lankah. Yan perama nilai pendekaan dari ekor arah d d d dari himpnan ekor } { dimana aa 0 aa aa 0 aa diperoleh denan meminimalkan jarak pada persamaan d d dis d... d d Dimana } adalah sebah himpnan ekor dari sembilan ekor : -- - { dan. Usaha nk meminimalkan jarak pada persamaan 3 adalah nk memilih sebah ekor dari sembilan ekor pada himpnan ekor sedemikian sehina ekor an dipilih deka denan ekor arah d d d. Lankah keda adalah menhin cosine similiari dari persamaan di aas. Perhinan ini dimaksdkan nk menkr similiari dari da arah. Jika cosine similiari rane dari 0 sampai adalah besar maka similiari dari da arah ja besar dan sebalikna. Semenara i perhinan direcional radien DI pada piksel I dinakan persamaan : 4 INF 0

5 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No DI I I... Denan mennakan nilai F pada persamaan berik DI DI 0 F..3 0 selain0 nk menanikan nilai pada persamaan 7 diperoleh EDGF F...4 F F F dd sebaai persamaan minimasi eneri pada direcional radien ecor low DGF. 5. Meodoloi Peneliian Desain sisem secara mm dari semenasi corical bone pada cira denal panoramic an akan dilakkan pada peneliian ini dapa diliha pada ambar Sar Cira Denal Panoramic Radioraphs Penambilan reion o Ineres Redksi Noise Semenasi denan MDGF Hasil Semenasi Corical Bone End Gambar. Desain sisem peneliian 5.. Penambilan Sampel Corical Bone pada Denal Panoramic Radioraphs 5 INF 0

6 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No Lankah perama an dilakkan adalah menenkan daerah an akan dianalisis pada cira medik denal panoramic radioraph. Pada peneliian ini akan dipilih daerah pada corical bone pada sisi kiri dan kanan sebaaimana dinjkkan pada ambar. Penambilan sampel ini berdasarkan peneliian an elah dilakkan sebelmna[]. Seelah menenkan daerah erseb kemdian dicrop dan kemdian dianalisa lebih lanj. Proses Redksi Noise Gambar. Penambilan sampel corical bone Seelah cira sample diperoleh proses redksi noise dilakkan menina cira medis sana renan erhadap adana noise. Denan adana proses ini diharapakan pererakan kra idak erjebak denan epi an bkan merpakan corical bone. Proses Semenasi Denan Mli Direcion Gradien ecor Flow Proses akhir adalah melakkan semenasi denan mennakan acie conor mli direcion radien ecor low MDGF nk mendapakan konr an sebenarna dari corical bone pada cira denal panoramic. 6. Ealasi Uji coba alorima dilakkan denan mennakan corical bone kiri dan kanan an diambil dari 5 sampel an berbeda. 6 INF 0

7 Tinka akrasi % Tinka akrasi % Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No Gambar 3. kinerja alorima a cira asli b inisialisasi kra c radien pea epi cira d pererakan kra pada radien pea epi cira e hasil semenasi pada 00 ierasi dan hasil semenasi pada 80 ierasi Akrasi hasil perhinan semenasi nk masin-masin sampel corical bone kiri dan kanan dinjkkan pada abel. Tabel. Tinka akrasi hasil semenasi pada corical bone kiri dan kanan No Daa sampel Hasil Akrasi Kiri Kanan Corical bone 95. % 96.7 % Corical bone 98 % 97. % 3 Corical bone % 97 % 4 Corical bone 4 97 % 97.4 % 5 Corical bone 5 97 % 96 % 6 Corical bone 6 97 % 97.5 % 7 Corical bone % 95 % 8 Corical bone % 94.8 % 9 Corical bone 9 95 % 95.3 % 0 Corical bone 0 96 % 95.6 % Corical bone 96 % 95.3 % Corical bone 96. % 97 % 3 Corical bone % 96 % 4 Corical bone 4 95 % 96. % 5 Corical bone % 97.3 % akrasi hasil semenasi pada corical bone kiri Jmlah sampel a Akrasi hasil semenasi pada corical bone kanan Jmlah sampel b 7 INF 0

8 Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS Srabaa Ass 009 ISBN No Gambar 4. raik hasil akrasi semenasi corical bone a kiri dan b kanan mennakan acie conor MDGF Berdasarakan hasil dari abel dan ambar 4 diperoleh bahwa hasil semenasi denan inka akrasi erbaik an dapa diperoleh pada corical bone kiri adalah 98 % sedankan akrasi erendah adalah 94.5 %. Semenara nk corical bone kanan diperoleh hasil akrasi erini 97.5 % dan akrasi erendah sebesar 94.8 %. 7. Kesimplan dan Saran Kesimplan an dapa diambil dari peneliian adalah bahwa kinerja alorima dalam melakkan semenasi corical bone pada cira medis denal panoramic radioraphs ckp baik. Pennaan beraam arah ekor nk menhin direcional radien eeki menhindari pererakan kra erjebak epi objek an bkan corical bone. Dari 5 daa sampel corical bone diperoleh inka akrasi raa-raa masin-masin nk corical bone kiri dan kanan sebesar 96. % dan 96.5 %. Raa- raa hasil akrasi keselrhan sebesar 96.8 %. Perbedaan hasil akrasi ini disebabkan benk dan kondisi corical bone dari iap- iap sample erama pada daerah epi. Daar Psaka []. Ariin A.Z. Asano A. Tachi A. Nakamoo T. Ohska M. Tsda M. Kdo Y. Tanimoo K. Comper-aided Ssem or Measrin he Mandiblar Corical Widh on Denal Panaromic Radioraphs in Ideniin Posmenopasal Women wih Low Bone Mineral Densi Inernaional Oseoporosis Fondaion and Naional Oseoporosis Fondaion ol hal []. C. X J.L. Prince Snakes Shapes and Gradien ecor Flow IEEE Trans. Imae Process ol [3]. C. X J.L. Prince Generalized Gradien ecor Flow Eernal Force or Acie Conors Sinal Process ol [4]. J. Tan S. Millinon S. Acon J. Crandall S. Hrwiz Srace eracion and hickness measremen o he ariclar carilae rom MR imaes sin direcional radien ecor low snake IEEE Trans. Biomed. En [5]. M. Kass A. Wikin D. Terzopolos Snakes: Acie Conor Models In. J. Comp. ision ol INF 0