EKSTRAKSI FITUR MENGGUNAKAN ELLIPTICAL FOURIER DESCRIPTOR UNTUK PENGENALAN VARIETAS TANAMAN KEDELAI HERMAWAN SYAHPUTRA

Transkripsi

1 EKSTRAKSI FITUR MENGGUNAKAN ELLIPTICAL FOURIER DESCRIPTOR UNTUK PENGENALAN VARIETAS TANAMAN KEDELAI HERMAWAN SYAHPUTRA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Ekstraksi Fitur Menggunakan Elliptical Fourier Descriptor Untuk Pengenalan Varietas Tanaman Kedelai adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2009 Hermawan Syahputra NRP G

3 ABSTRACT Hermawan Syahputra. Feature Extraction Using Elliptic Fourier Descriptor for Recognition Soybean Varieties. Under direction of AGUS BUONO, YENI HERDIYENI and SUTORO. One of real problem in agriculture or biology is difficulty to identify soybean (Glycine max (L.) merrill) varieties. Elliptic Fourier (EF) analyses were used to identify soybean varieties, based on leaf shape. Chain encoded, Elliptic Fourier harmonic functions were generated based on leaf boundary. Leaves of soybean varieties was evaluated quantitatively by image analysis using elliptic Fourier descriptors. The closed contour of each leaf projection was extracted, and elliptic Fourier coefficients were calculated for each contour. The Fourier coefficients were standardized so that they were invariant of size, rotation, shift, and chain code starting point. The classification results showed that soybean varieties were identified with an average of correct classification rate of 40%. This result achieved using combination top-centre leaf, top-beside leaf and middle-beside leaf. The reason why the accuration is low are leaves of soybean varieties have high variation in one variety. The Elliptic Fourier shape feature analysis could be an important and accurate tool for soybean varieties identification and mapping. Keyword : Image processing, Elliptic Fourier Descriptor, Chaincode, feature extraction, pattern recognition.

4 RINGKASAN Hermawan Syahputra. Ekstraksi Fitur Menggunakan Elliptical Fourier Descriptor Untuk Pengenalan Varietas Tanaman Kedelai. Dibimbing oleh AGUS BUONO, YENI HERDIYENI dan SUTORO. Ringkasan Salah satu masalah nyata yang ditemukan di bidang biologi atau pertanian saat ini adalah sulitnya mengidentifikasi jenis tanaman antar beberapa varietas yang diantaranya adalah varietas kedelai. Di dalam ilmu botani, identifikasi tanaman kedelai diperlukan untuk keperluan persilangan tanaman. Selain itu, identifikasi tanaman dilakukan untuk menjamin kemurnian suatu kelompok varietas terhadap varietas lain di dalam suatu lahan pertanian. Identifikasi varietas dapat dilakukan dengan analisis DNA. Akan tetapi, identifikasi varietas dengan menggunakan cara analisis DNA membutuhkan biaya yang mahal dan waktu yang lama, sedangkan jika melalui bentuk daunnya hanya membutuhkan biaya yang murah dan waktu yang lebih cepat. Dalam mengekstrak atau mengukur fitur daun merupakan suatu studi yang cukup rumit. Hal ini membuat aplikasi dari pengenalan pola pada bidang ini adalah suatu tantangan baru. Khul dan Giadina (1982) telah mengembangkan ekstraksi fitur menggunakan Elliptic Fourier pada kontur tertutup. Terdapat beberapa metode yang disarankan untuk mengevaluasi bentuk kontur diantaranya panjang kontur, momen daerah kontur dan Fourier Descriptor. Diantara metode-metode tersebut barisan Fourier descriptor memiliki peranan penting, karena metode ini sangat baik untuk merepresentasikan bentuk kontur secara langsung. Fitur utama dari metode Fourier adalah mengekspresikan kontur dengan beberapa fungsi periodik, mengekspansikan fungsi dengan ekspansi barisan Fourier dan merepresentasikan bentuk kontur dengan koefisien Fourier. Elliptic Fourier descriptor merupakan salah satu Fourier descriptor (Kuhl dan Giardina 1982) Keuntungan Fourier descriptor (FD) adalah invarian terhadap translasi, rotasi dan penskalaan. Karakteristik invarian, pada beberapa kasus dapat beresiko untuk pengenalan masalah klasifikasi (contohnya, tower dapat diidentifikasi sebagai gelas, dan sebaliknya). FD tidak dapat digunakan secara optimal pada kasus distorsi, descriptor ternormalisasi dan metode parametrik diajukan untuk menyelesaikan ulang outlet tersebut (Kuhl dan Giardina, 1982). Identifikasi bentuk yang baik memberikan permulaan yang baik pada ekstraksi EFD, untuk itu deteksi edge yang standar memberikan solusi yang baik terhadap masalah tersebut. Selain itu, pengkodean Freeman memberikan representasi edge dalam struktur data numerik yang dapat dimanipulasi secara aljabar untuk mengekstraksi EFD. Pada penelitian ini, EFD digunakan untuk ekstraksi image daun kedelai untuk mengklasifikasikan varietas tanaman kedelai serta menggunakan fungsi jarak untuk pencocokan basis data image terhadap input image yang akan

5 diklasifikasikan. Selanjutnya menentukan kombinasi faktor dari posisi daun yang dapat dijadikan sebagai pembeda varietas. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : (1) Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh kombinasi faktor yang dapat mengenali varietas daun kedelai yang memiliki nilai terbaik, yakni kombinasi dari faktor ruas daun bagian atas pusat, bagian atas samping dan bagian tengah samping dengan banyaknya harmonik N=4. (2) Dalam pengklasifikasian 10 varietas tanaman kedelai dengan menggunakan ekstaksi fitur Elliptical Fourier Descriptor, diperoleh akurasi sebesar 40% dari kombinasi faktor 3 ruas daun dan banyaknya harmonik N = 4. (3) Berdasarkan analisis kecocokan, dari keempat koefisien fourier dari setiap citra dapat terdapat beberapa koefisien yang dapat dijadikan pembeda antar varietas. Koefisien pembedanya adalah a ** untuk daun bagian atas-pusat, c ** dan d ** untuk daun bagian atas-samping, a **, b **, c **, d ** untuk citra daun bagian tengah pusat, a ** untuk citra daun bagian tengah samping, bagian bawah pusat dan bagian bawah samping. (3) Rendahnya kinerja klasifikasi mungkin disebabkan varietas kedelai yang diidentifikasi adalah varietas lokal atau galur harapan yang masih memiliki keragaman yang cukup tinggi. Selain untuk mengklasifikasikan varietas tanaman, hasil penelitian ini dapat digunakan untuk memberikan gambaran bahwa beberapa varietas tanaman kedelai merupakan satu keturunan (pewarisan) dari varietas atau level kerajaan tanaman sebelumnya. Kata kunci : image processing, Elliptic Fourier Descriptor, Chaincode, feature extraction, pattern recognition.

6 @ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

7 EKSTRAKSI FITUR MENGGUNAKAN ELLIPTICAL FOURIER DESCRIPTOR UNTUK PENGENALAN VARIETAS TANAMAN KEDELAI HERMAWAN SYAHPUTRA Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Komputer SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Aziz Kustiyo, S.Si., M.Kom.

9 Judul Tesis : Ekstraksi Fitur Menggunakan Elliptical Fourier Descriptor Untuk Pengenalan Varietas Tanaman Kedelai Nama : Hermawan Syahputra NRP : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Agus Buono, M.Si., M.Kom. Ketua Yeni Herdiyeni, S.Si, M.Kom Anggota Dr. Ir. Sutoro, M.S. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Komputer Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Sugi Guritman Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian: 5 Agustus 2009 Tanggal Lulus:

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala petunjuk dan lindungan-nya sehingga tesis dengan judul Ekstraksi Fitur Menggunakan Elliptical Fourier Descriptor Untuk Pengenalan Varietas Tanaman Kedelai ini dapat diselesaikan dengan baik. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Agus Buono, M.Si.,M.Kom., Ibu Yeni Herdiyeni, S.Si.,M.Kom dan Bapak Dr. Sutoro, M.S. selaku komisi pembimbing serta Bapak Aziz Kustiyo, S.Si, M.Kom selaku penguji luar. Tak lupa penulis sampaikan penghargaan atas segala kerjasama dan dukungan dari Bapak Dr. Sugi Guritman selaku Ketua Program Studi, Ibu Dr. Sri Nurdiati, M.Sc. selaku Ketua Departemen dan Bapak Ruchyan selaku staf administrasi Program Magister Departemen Ilmu Komputer IPB dan akhirnya ucapan terima kasih yang tak terkira penulis berikan kepada ayah, ibu, istri dan putri tercinta atas segala pengorbanannya untuk mendukung penulis dalam menyelesaikan studi. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di masa mendatang. Bogor, Agustus 2009 Hermawan Syahputra