BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Eksperimen Pada penelitian ini, eksperimen dilakukan terhadap metode Independent Component Analysis (ICA) dan Principal Component Analysis (PCA). Fokus utama penelitian ini adalah untuk mengtahui performa pengenalan dari metode ICA. Selain itu dalam penelitian ini juga akan dilakukan eksperimen untuk melihat perbandingan antara metode ICA dan PCA. Penggunaan metode ICA dan PCA untuk pengenalan wajah sendiri dibagi menjadi dua tahapan utama yaitu tahap pelatihan dan tahap pengujian. Pada tahap pelatihan dilakukan pre-process terhadap citra pelatihan dan proses pembuatan representasi citra pelatihan oleh metode ICA atau PCA. Tahap berikutnya adalah tahap pengujian. Pada tahap ini selain melakukan pre-process terhadap citra pengujian dan proses pembuatan representasi citra pengujian, juga akan dilakukan proses klasifikasi dengan K-Nearest Neighbor (KNN) sebagai classifier. Distance yang digunakan untuk KNN sendiri dibagi menjadi tiga yaitu euclidean, cityblock, dan cosine. Untuk mendapatkan hasil penelitian yang valid dalam menguji kemampuan ICA dalam melakukan pengenalan, penelitian ini menggunakan database wajah standar yaitu Ollivety Research Laboratory(ORL) Database of Faces dan Yale Face Database B. Ukuran citra yang digunakan untuk penelitian lebih lanjut dilakukan dengan melakukan eksperimen terhadap 80 citra yang tiap 51

52 individunya diwakili oleh 2 citra. Eksperimen dilakukan dengan menggunakan 80 citra baik untuk pelatihan maupun pengujian. Distance yang digunakan pengujian hanya cosine. Ukuran citra yang diuji adalah 32x32, 60x60, dan 64x64. Dan hasil dari eksperimen adalah: Tabel 4.1 Hasil Eksperimen terhadap Perbedaan Ukuran Citra Ukuran Cosine Berhasil Gagal 32x32 74 6 60x60 75 5 64x64 75 5 Tabel 4.2 Persentase Keberhasilan Experimen terhadap Perbedaan Ukuran Citra Ukuran Persentase keberhasilan (%) Cosine 32x32 92.5 60x60 93.8 64x64 93.8 Dari hasil eksperimen tersebut ukuran 60x60 dipilih karena menghasilkan pengenalan yang lebih baik daripada 32x32 dan setara dengan 64x64. Eksperimen pengenalan wajah dengan metode ICA diimplementasikan dengan mengembangkan perangkat lunak dengan pemprograman berbasis

prosedural yaitu Matlab. Untuk informasi lebih jelas tentang perangkat lunak yang digunakan pada eksperimen ini dapat dilihat pada lampiran B. 53 4.1.1 Pengaruh Citra dengan Perbedaan Pose terhadap Performa Pengenalan Eksperimen ini menggunakan ORL Database. Seluruh data citra wajah berjumlah 400 citra yang terdiri dari 40 individu. Masing-masing individu mempunyai 10 citra dengan pose yang berbeda. 10 citra tersebut dinamai dengan nomor berurut dari 1.pgm hingga 10.pgm Dari 10 citra tersebut akan diambil 5 citra secara random sebagai citra pelatihan dan 5 citra sisanya sebagai pengujian. Citra-citra hasil pengambilan random untuk citra pelatihan adalah 4.pgm, 2.pgm, 3.pgm, 1.pgm dan 7.pgm. Sisanya yaitu 10.pgm, 5.pgm, 6.pgm, 8.pgm dan 9.pgm akan digunakan sebagai citra-citra pengujian. Dalam eksperimen ini perbedaan jumlah individu yang digunakan untuk pelatihan juga dilihat untuk mengetahui pengaruh dari jumlah database yang digunakan untuk pelatihan. Pada umumnya semakin banyak jumlah individu yang digunakan akan menurunkan performa. Eksperimen dilakukan dengan menggunakan 10 Individu (50 citra), 20 individu (100 citra), 30 individu (150 citra), 40 individu (200 citra) untuk pelatihan akan dibandingkan untuk mendapatkan performa ICA. Citra yang berhasil dikenali dengan benar akan dengan ditandai dengan tanda T dan ditandai dengan F apabila tidak dikenali dengan benar. Lalu performa dihitung dengan menggunakan rumus:

54 Keterangan: T : Citra yang berhasil dikenali dengan benar N : Jumlah citra pengujian Rincian hasil pengenalan terhadap setiap citra pengujian dapat dilihat pada Lampiran A. Berikut adalah hasil yang didapat dari ekperimen tersebut. Tabel 4.3 Hasil Eksperimen terhadap Perbedaan Pose dan Perbedaan Jumlah Individu yang Digunakan untuk Pelatihan Perbedaan Pose 10 Individu (50 citra) 20 Individu (100 citra) 30 Individu (150 citra) 40 Individu (200 citra) Euclidean Cityblock Cosine Berhasil Gagal Berhasil Gagal Berhasil Gagal 37 13 37 13 25 25 86 14 81 19 81 19 130 20 125 25 124 26 157 43 151 49 169 31 Tabel 4.3 menjelaskan jumlah keberhasilan dan kegagalan citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap perbedaan pose. Selain itu dalam tabel ini juga menjelaskan jumlah keberhasilan dan kegagalan citra pengujian terhadap pengaruh jumlah individu yang digunakan untuk tahap pelatihan. Jumlah individu yang digunakan untuk pelatihan dimulai dari 10, 20, 30, hingga 40 individu yang masing-masing individu memiliki pose yang berbeda.

Tabel 4.4 Persentase Keberhasilan terhadap Perbedaan Pose dan Perbedaan Jumlah Individu yang Digunakan untuk Pelatihan 55 Jumlah individu pelatihan 10 Individu (50 citra) 20 Individu (100 citra) 30 Individu (150 citra) 40 Individu (200 citra) Perentase keberhasilan (%) Euclidean Cityblock Cosine 74 74 50 86 81 81 87 83 83 79 76 85 Tabel 4.4 menjelaskan perentase keberhasilan citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap perbedaan pose. Selain itu persentasi keberhasilan jika jumlah individu yang digunakan untuk pelatihan berbeda. Dari table tersebut dapat ditarik kesimpulan tentang performa yang dihasilkan ICA jika citra wajah yang digunakan memiliki perbedaan pose dan kesimpulan tentang pengaruh jumlah individu untuk pelatihan terhadap performa ICA. 4.1.2 Pengaruh Citra Noise terhadap Performa Pengenalan Eksperimen ini menggunakan ORL Database. Seluruh data citra wajah berjumlah 400 citra yang terdiri dari 40 individu. Masing-masing individu mempunyai 10 citra dengan posisi sudut yang berbeda. 10 citra tersebut dinamai dengan nomor berurut dari 1.pgm hingga 10.pgm Dari 10 citra tersebut akan diambil 5 citra secara random sebagai citra pelatihan dan 5 citra sisanya sebagai pengujian. Citra-citra hasil pengambilan random untuk citra pelatihan adalah

56 4.pgm, 2.pgm, 3.pgm, 1.pgm dan 7.pgm. Sisanya yaitu 10.pgm, 5.pgm, 6.pgm, 8.pgm dan 9.pgm akan digunakan sebagai citra-citra pengujian. Eksperimen ini menggunakan salt and paper noise sebagai noise. Hasil dari pengujian citra noise dengan densitas noise 0.05, 0.15, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55 akan dibandingkan untuk mendapatkan performa ICA. Perbedaan untuk masing-masing densitas noise dapat dilihat pada gambar 4.1 D=0.05 D=0.15 D=0.25 D=0.35 D=0.45 D=0.55 Gambar 4.1 Citra Noise dengan Berbagai Densitas Citra yang berhasil dikenali dengan benar akan dengan ditandai dengan tanda T dan ditandai dengan F apabila tidak dikenali dengan benar. Lalu performa dihitung dengan menggunakan rumus: Rincian hasil pengenalan terhadap setiap citra pengujian dapat dilihat pada Lampiran A. Berikut adalah hasil yang didapat dari ekperimen tersebut.

57 Tabel 4.5 Hasil Eksperimen Terhadap Berbagai Densitas Citra Noise Densitas Noise citra pengujian Euclidean Cityblock Cosine Berhasil Gagal Berhasil Gagal Berhasil Gagal Densitas 0.05 154 46 148 52 166 34 Densitas 0.15 141 59 132 68 165 35 Densitas 0.25 123 77 105 95 158 42 Densitas 0.35 101 99 81 119 153 47 Densitas 0.45 71 129 53 147 151 49 Densitas 0.55 46 154 41 159 131 69 Tabel 4.5 menjelaskan jumlah keberhasilan dan kegagalan dari 200 citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap citra noise dengan berbagai densitas. Tabel 4.6 Persentase Keberhasilan Terhadap Berbagai Densitas Citra Noise Densitas Noise citra pengujian Persentasi Keberhasilan (%) Euclidean Cityblock Cosine Densitas 0.05 77 74 83 Densitas 0.15 71 66 83 Densitas 0.25 66 53 79 Densitas 0.35 51 41 76 Densitas 0.45 36 27 76 Densitas 0.55 23 21 66

58 Tabel 4.6 menjelaskan persentase keberhasilan dari 200 citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap citra noise dengan berbagai densitas. Dari tabel tersebut dapat dihitung performa pengenalan metode ICA terhadap citra noise. 4.1.3 Pengaruh Citra dengan Berbagai Iluminasi terhadap Performa Pengenalan Eksperimen ini menggunakan Yale Face Database B. Seluruh database Yale Face B terdapat 39 individu dengan masing-masing mempunyai 65 citra frontal face dengan koordinat sumber cahaya yang berbeda-beda, yang berarti seluruh citra ada 2535 citra. Namun pada penelitian ini diambil 31 dari 39 individu dikarenakan ada beberapa citra yang mempunyai sedikit kerusakan. Citra yang mempunyai sedikit kerusakan tersebut tersebar dari individu ke-11 hingga ke-18. Untuk menciptakan kondisi pengujian yang baik dan benar maka individu ke-11 hingga ke-18 tidak digunakan. Dari 65 sampel citra untuk masing-masing individu akan diambil 5 citra secara random sebagai pelatihan dan 5 citra sisanya sebagai pengujian. Citracitra hasil pengambilan secaran random untuk citra pelatihan adalah P00A-005E- 10.pgm, P00A-010E+00.pgm, P00A-015E+20.pgm, P00A-035E-20.pgm dan P00A+005E+10.pgm. Sisanya yaitu P00A-020E-10.pgm, P00A-020E+10.pgm, P00A-035E+15.pgm, P00A+000E-35.pgm dan P00A+000E+45.pgm akan digunakan sebagai citra-citra pengujian, sehingga seluruh citra yang akan diuji berjumlah 155 citra.

59 Citra yang berhasil dikenali dengan benar akan dengan ditandai dengan tanda T dan ditandai dengan F apabila tidak dikenali dengan benar. Lalu performa dihitung dengan menggunakan rumus: Rincian hasil pengenalan terhadap setiap citra pengujian dapat dilihat pada Lampiran A. Berikut adalah hasil yang didapat dari ekperimen tersebut. Tabel 4.7 Hasil Eksperimen Terhadap Citra Iluminasi Euclidean Cityblock Cosine Berhasil Gagal Berhasil Gagal Berhasil Gagal Citra Iluminasi 152 3 153 2 147 8 Tabel 4.7 menjelaskan jumlah keberhasilan dan kegagalan dari 155 citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap citra iluminasi. Tabel 4.8 Persentase Keberhasilan Terhadap Citra Iluminasi Persentasi Keberhasilan (%) Euclidean Cityblock Cosine Citra Iluminasi 98 99 95 Tabel 4.8 menjelaskan persentase keberhasilan dari 155 citra pengujian yang didapat pada eksperimen terhadap citra iluminasi. Dari tabel tersebut dapat dihitung performa pengenalan metode ICA terhadap citra iluminasi.

60 4.1.4 Perbedaan Performa PCA dengan ICA Pada eksperimen ini ORL Database dan Yale Face Database B digunakan untuk mengukur perbedaan performa yang dihasilkan oleh PCA dan ICA dalam melakukan pengenalan wajah. Data citra wajah yg digunakan berjumlah 400 citra yang terdiri dari 40 individu untuk ORL Database dan digunakan 155 citra yang terdiri dari 31 individu untuk Yale Database. Kondisi citra pelatihan yang diambil untuk ORL dan Yale Database sama seperti eksperimen-eksperimen sebelumnya. Citra yang berhasil dikenali dengan benar akan dengan ditandai dengan tanda T dan ditandai dengan F apabila tidak dikenali dengan benar. Lalu performa dihitung dengan menggunakan rumus: Rincian hasil pengenalan terhadap setiap citra pengujian dapat dilihat pada Lampiran A. Berikut adalah performa PCA yang didapat dari ekperimen tersebut. Tabel 4.9 Hasil Eksperimen Terhadap Metoda PCA Euclidean Cityblock Cosine ORL Database (200 citra) Yale Database (155 citra) Berhasil Gagal Berhasil Gagal Berhasil Gagal 119 81 156 44 117 83 130 25 150 5 87 68 Tabel 4.9 menjelaskan jumlah keberhasilan dan kegagalan pengenalan dari 200 citra pengujian untuk ORL Database dan 155 citra pengujian untuk Yale

61 Database dengan menggunakan metode PCA. Tabel 4.10 Perbandingan Persentase Keberhassilan Antara ICA dan PCA Persentasi Keberhasilan (%) ORL Database (200 citra) Yale Database (155 citra) Euclidean Cityblock Cosine Euclidean Cityblock Cosine PCA 60 78 59 84 97 56 ICA 79 76 83 98 99 95 Tabel 4.10 menjelaskan perbandingan persentase keberhasilan pengenalan dari 200 citra pengujian untuk ORL Database dan 155 citra pengujian untuk Yale Database antara metode PCA dan. ICA. 4.2 Pembahasan Hasil Penelitian Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan, didapat beberapa hasil yang menarik untuk dibahas. Pertama adalah eksperimen yang dilakukan pada ORL database terhadap jumlah individu yang digunakan sebagai citra pelatihan dan penambahan noise dengan berbagai densitas pada citra pengujian.

62 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Jumlah Individu terhadap performa ICA Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa penggunaan jumlah individu sebagai citra pelatihan untuk metode ICA sedikit banyak mempengaruhi performa pengenalan dan memberikan hasil berbeda untuk tiap-tiap distance measure yang digunakan. Untuk euclidean dan cityblock yang memiliki kemiripan memberikan hasil yang tidak jauh berbeda, yaitu keduanya menghasilkan performa yang baik saat 10 individu digunakan untuk basis citra pelatihan. Performanya terus meningkat hingga 30 individu namun performanya menurun saat 40 individu digunakan sebagai basis pelatihan. Hasil berbeda ditunjukan oleh cosine dimana mengalami performa yang buruk saat 10 individu namun performanya terus meningkat seiring mengingkatnya jumlah individu.

63 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Citra Noise Performa pengenalan terhadap citra noise juga merupakan hal yang menarik untuk dibahas. Dari gambar 4.3 dapat dilihat bahwa hasil eksperimen kali ini memiliki kesamaan yaitu pemilihan distance measure menjadi salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan. Untuk euclidean dan cityblock distance mengalami penurunan performa yang cukup signifikan seiring dengan meningkatnya densitas noise dalam citra. Hasil berbeda ditunjukan dari cosine, meskipun mengalami penurunan performa namun penurunan yang dialami oleh cosine tidak terlalu signifikan dan cenderung lebih stabil.

64 Gambar 4.4 Grafik Performa Pengenalan Citra Iluminasi Eksperimen performa ICA selain dilakukan terhadap ORL database, juga dilakukan pada Yale database B. Yale database B itu adalah basis citra yang tiap masing-masing citranya memiliki perbedaan iluminasi. Dari eksperimen yang kami lakukan diperoleh hasil bahwa ketiga measure distance menghasilkan performa yang tidak jauh berbeda. ketiganya memberikan performa cukup baik yang berada diatas 90%, namun demikian cityblock distance merupakan distance yang menghasilkan performas tertinggi dengan 99% diikuti euclidean 98% dan cosine 95%.

65 Pembahasan yang paling menarik adalah tentang perbandingan performa antara PCA dan ICA. Eksperimen kali ini dilakukan dengan menggunakan ORL database dan Yale database B. Penggunaan distance measure juga digunakan sebagai pertimbangan dalam eksperimen kali ini untuk mengetahui perbedaan performa yang dihasilkan oleh distance measure. Gambar 4.5 Perbandingan Performa Pengenalan Metode PCA dan ICA Dari eksperimen yang dilakukan, hasil performa metode ICA terbukti lebih superior jika dibandingkan dengan metode PCA. Hampir keseluruhan eksperimen menunjukan bahwa ICA menghasilkan performa pengenalan wajah lebih baik. Dan pemilihan distance measure juga menentukan performa pengenalan wajah pada metode PCA. Perbedaan kontras antara metode PCA dan ICA adalah pada cosine, untuk PCA cosine memberikan hasil yang kurang baik namun untuk ICA, cosine justru memeberikan hasil yang baik.

Dari eksperimen yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa metode 66 ICA itu terbukti lebih baik dibandingkan metode PCA. Pemilihan distance measure juga merupakan salah satu faktor yang menentukan performa pengenalan dari kedua metode tersebut. Pemilihan distance measure juga tergantung pada metode apa yang digunakan.misalnya untuk PCA pilihan terbaik jatuh pada cityblock diikuti euclidean dan cosine namun untuk ICA pilihan terbaik justru jatuh cosine diikuti cityblock dan euclidean. Lebih khusus lagi untuk tugas yang berbeda untuk ICA, distance measure memiliki pengaruh berbeda. Misalnya untuk pengaruh penggunaan jumlah individu sebagai basis pelatihan dan noise, cosine menghasilkan performa terbaik. Namun untuk perbedaan iluminasi, cityblock menghasilkan performa terbaik.