IMPLEMENTASI DAN DETEKSI POLA WAJAH PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN SKIN COLOR DAN K-MEANS CLUSTERING SKRIPSI SEPTY DIANA SARI SARAGIH 101401022 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
IMPLEMENTASI DAN DETEKSI POLA WAJAH PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN SKIN COLOR DAN K-MEANS CLUSTERING SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer SEPTY DIANA SARI SARAGIH 101401022 PROGRAM SUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
ii PERSETUJUAN Judul : IMPLEMENTASI DAN DETEKSI POLA WAJAH PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN SKIN COLOR DAN K-MEANS CLUSTERING Kategori : SKRIPSI Nama : SEPTY DIANA SARI SARAGIH Nomor Induk Mahasiswa : 101401022 Program Studi : S1 ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing II Pembimbing I Drs. Marihat Situmorang, M.Kom Prof. Dr. Iryanto, M.Si NIP. 19631214 198903 1 001 NIP. 19460404 197107 1 001 Diketahui/disetujui oleh Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 19620217 199103 1 001
iii PERNYATAAN IMPLEMENTASI DAN DETEKSI POLA WAJAH PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN SKIN COLOR DAN K-MEANS CLUSTERING SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 16 April 2016 Septy Diana Sari Saragih 101401022
iv PENGHARGAAN Alhamdulillah segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, dan karunia-nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini yang sesuai dengan instruksi dan peraturan yang berlaku di Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi serta shalawat beriring salam dihadiahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga mendapat safa at di akhir kelak. Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan, dukungan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH., M.Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Si sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer dan selaku dosen Pembanding I yang telah memberikan kritik dan saran terhadap skripsi penulis. 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi Ilmu Komputer. 5. Bapak Prof. Dr. Iryanto, M.Si selaku Dosen Pembimbing I yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing, dan menyemangati penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini. 6. Bapak Drs. Marihat Situmorang, M.Kom selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing, dan menyemangati penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini. 7. Bapak Amer Sharif, S.Si, M.Kom selaku dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran terhadap skripsi penulis.
v 8. Seluruh staf pengajar, pegawai dan satpam Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. 9. Teristimewa orang tua yang penulis sayangi, Ayahanda Zulkifli Saragih dan Ibunda Marlis, serta Adik penulis Aulia Rahman Saragih dan Nova Zulistya Hasanah Saragih yang tidak henti-hentinya memberikan doa, motivasi, dan dukungan yang selalu menjadi sumber semangat penulis. 10. Teman-teman seperjuangan mahasiswa S1-Ilmu Komputer stambuk 2010, Wahyu Eko Putra, Irwansyah, Safriatullah, Ivan Grace Halim, Muhammad Reza Nasution, dan teman teman yang lain yang memberikan motivasi, arahan dan perhatiannya. 11. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini. 12. Dan yang terakhir kekasih penulis Ahda Andi Kurnia yang selalu ada seiring waktu mendampingi serta menjadi penyemangat bagi penulis dalam segala hal. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan, baik dari segi teknik, tata penyajian ataupun dari segi tata bahasa. Oleh karena itu penulis bersedia menerima kritik dan saran dari pembaca dalam upaya perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca, khususnya rekanrekan mahasiswa lainnya yang mengikuti perkuliahan di. Medan, 16 April 2016 Penulis Septy Diana Sari Saragih
vi ABSTRAK Deteksi wajah pada citra digital telah menjadi topik penelitian yang populer belakangan ini mengingat penggunaan teknologi citra digital yang luas saat sekarang ini. Metode metode yang dikembangkan memiliki beberapa kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Besarnya area citra digital menyebabkan deteksi wajah secara linier piksel per piksel menjadi tidak efektif. Pada penelitian ini dilakukan analisis dan percobaan yang bertujuan untuk mendeteksi wajah pada citra digital menggunakan metode skin color detection dan kmeans clustering. Skin color detection digunakan untuk mengecilkan area dari citra digital untuk proses pendeteksian. K-means clustering merupakan metode sederhana yang biasa digunakan pada pengenalan pola yang memiliki akurasi yang rendah namun memiliki operasi yang cukup cepat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa implementasi kombinasi dari metode skin color detection dan k-means clustering memberikan kinerja yang baik dalam hal kecepatan namun masih memiliki kekurangan dalam hal akurasi yang mana sangat bergantung pada pemilihan jumlah cluster yang digunakan. Kata Kunci : Deteksi Wajah, Citra Digital, Skin Color Detection, K-Means Clustering.
IMPLEMENTATION AND FACE DETECTION IN DIGITAL IMAGES USE SKIN COLOR AND K-MEANS CLUSTERING ABSTRACT Face detection in digital images has become a popular research topic these days considering the use of comprehensive digital imaging technology today. Methods developed has some advantages and disadvantages of each. The amount of digital image area causes linearly face detection pixels per pixel becomes ineffective. In this research, analysis and experiments imed at detecting faces in a digital image using skin color detection method and k-means clustering. Skin color detection is usedto shrink the area of digital imags for the detection procces. K-means clustering is a simple method that is commonly used in pattern recognition that has low accuracy but has a fairly quick operation. The results showed tht the implementation of a combination of skin color detection method and k-means clustering provide good performance in terms of speed but still has shortcomings in terms of accuracy which is very dependent on the choice of the number of clucters used. Keyword: face detection, digital images, skin color detection,k-means clustering.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv vi vii viii x xi Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Metodologi Penelitian 3 1.7 Sistematika penulisan 4 Bab 2 Landasan Teori 2.1 Citra digital 2.1.1 Pengertian citra digital 6 2.1.2 Jenis citra 7 2.2 Pengolahan citra digital 8 2.3 Ruang Warna HSV 8 2.4 Ruang Warna YCbCr 10 2.5 Skin Color 11 2.6 Skin Color Detection 12 2.7 KMeans Clustering 14 2.8 Penelitian yang relevan 15 Bab 3 Analisis dan Perancangan Sistem 3.1 Analisis permasalahan 17 3.2 Analisis kebutuhan sistem 17 3.2.1 Analisis kebutuhan fungsional sistem 17 3.2.2 Analisis kebutuhan Non-fungsional sistem 18 3.3. Pemodelan 18 3.3.1 Pemodelan dengan menggunakan use case diagram 18 3.3.1.1 Use case pengenalan pola wajah k-means 19 3.3.1.2 Use case deteksi wajah 20 3.3.2 Pemodelan dengan menggunakan activity diagram 21 3.3.2.1 Activity diagram pengenalan pola wajah 21 3.3.2.2 Activity diagram deteksi wajah 22
3.3.3 Diagram Ishikawa 22 3.4 Perancang sistem 23 3.4.1 Flowchart sistem 23 3.4.1.1 Flowchart gambaran umum sistem 23 3.4.1.2 Flowchart proses skin color detection 25 3.4.1.3 Flowchart proses kmeans clustering 26 3.4.2 Rancangan database 27 3.4.3 Rancangan Antarmuka 29 3.4.3.1 Antarmuka form cover 29 3.4.3.2 Antarmuka form fitur wajah 29 3.4.3.3 Antarmuka form deteksi 31 3.4.3.4 Antarmuka form about 32 Bab 4 Implementasi dan Pengujian 4.1 Implementasi 33 4.1.1 Implementasi sistem 33 4.1.2 Fungsional sistem 34 4.1.3 Implementasi fungsi fitur wajah 35 4.1.4 Implementasi fungsi deteksi wajah 46 4.2 Pengujian 49 4.3 Pembahasan pengujian 59 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 60 5.2 Saran 61 Daftar Pustaka 62 LAMPIRAN A : Listing Program A-1 LAMPIRAN B : Curriculum Vitae B-1
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Spesifikasi Use Case Pengenalan Pola Wajah K-means 19 Tabel 3.2 Spesifikasi Use Case Pengenalan (Lanjutan) 20 Tabel 3.3 Spesifikasi Use Case Deteksi Wajah 20 Tabel 3.3 Struktur Tabel Wajah 27 Tabel 3.4 Struktur Tabel Detail Wajah 28 Tabel 3.5 Struktur Tabel Cluster 28 Tabel 4.1 Nilai Piksel Contoh Warna Kulit 47
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Sistem Koordinat Citra Berukuran MxN 6 Gambar 2.2 Warna RGB dalam ruang berdimensi tiga 7 Gambar 2.3 Ruang Warna HSV 9 Gambar 2.4 Sebaran Warna Kulit Di Dunia 11 Gambar 2.5 Ekstraksi Warna Kulit 12 Gambar 3.1 Use Case Diagram Yang Akan Dikembangkan 19 Gambar 3.2 Activity Diagram Proses Pengenalan Pola Wajah 21 Gambar 3.3 Activity Diagram Proses Deteksi Wajah 22 Gambar 3.4 Diagram Ishikawa 23 Gambar 3.5 Flowchart Gambaran Umum Sistem Proses Pengenalan Pola Wajah 23 Gambar 3.6 Flowchart Gambaran Sistem Proses Deteksi Wajah 24 Gambar 3.7 Flowchart Proses Skin Color Detection 25 Gambar 3.8 Flowchart Proses K-Means Clustering 26 Gambar 3.9 Rancangan Form Cover 29 Gambar 3.10 Rancangan Form Fitur Wajah 30 Gambar 3.11 Rancangan Form Deteksi 31 Gambar 3.12 Rancangan Form About 32 Gambar 4.1 Sistem Deteksi Wajah Pada Citra Digital 34 Gambar 4.2 Antarmuka Fitur Wajah 35 Gambar 4.3 Antarmuka Deteksi 46 Gambar 4.4 Citra Uji 49 Gambar 4.5 Citra Wajah 49 Gambar 4.6 Pengujian Fitur Wajah 50 Gambar 4.7 Pengujian Deteksi 57 Gambar 4.8 Citra Wajah Jenderal 58 Gambar 4.9 Pengujian Lanjutan 58