KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
Penggunaan Fitur Momen Zernike Untuk Pengenalan Karakter Jawi Cetak Hardian Saputra*1 , Fitri Arnia*2, Fardian*3 *Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk Syech Abdurrauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh, 23111, Aceh, Indonesia 1
[email protected] 2
[email protected] 3
[email protected]
Abstrakβ Indonesia, khususnya wilayah Aceh mempunyai banyak peninggalan manuskrip kuno salah satunya adalah kitab bahasa Arab Jawi. Tulisan Jawi atau dokumen jawi kuno sudah banyak disimpan dalam bentuk digital akan tetapi untuk mengenali tulisan Jawi atau dokumen kuno tersebut dibutuhkan metode ekstraksi fitur. Metode ekstraksi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode momen zernike sebagai fitur untuk mengenali karakter Jawi cetak. Metode menghitung keenam nilai momen zernike yang nantinya setiap nilai momen yang didapatkan akan dikombinasikan, hasil dari kombinasi dapat digunakan sebagai fitur. Dengan melakukan kombinasi karakter yang berbeda pada keenam nilai momen zernike dapat menghasilkan sebuah kombinasi yang unik dan dapat digunakan untuk melakukan proses pengenalan karakter Arab Jawi. Penggunaan momen zernike sebagai ektraksi fitur mempunyai tingkat keberhasilan 95.27 %.
kerusakan, untuk itu perlu dilakukan proses digitalisasi agar dapat terjaga dengan baik. Proses digitalisasi merupakan salah satu perkembangan dari teknologi citra digital. Citra digital adalah citra kontinu yang diubah dalam bentuk diskrit, baik koordinat ruang maupun intensitas cahayanya. Dokumen-dokumen kuno yang telah rusak dan susah dikenali karakternya perlu dilakukan proses digitalisasi, proses digitalisai dapat dilakukan dengan menggunakan apikasi OCR (Optical Character Recognition). Untuk membangun OCR dibutuhkan metode ekstraksi fitur, metode ekstraksi fitur yang akan digunakan dalam penelitian ini yaitu metode momen zernike.
II. TINJAUAN PUSTAKA Kata Kunciβmomen zernike, ekstraksi fitur, karakter arab jawi.
I.
PENDAHULUAN
Islam masuk ke Indonesia sejak abad ke-7 Masehi dan berlangsung dalam waktu yang lama yaitu sampai abad 13 Masehi. Perkembangan Islam pertama kali diawali di Aceh yaitu daerah Pasai di Aceh Utara dan pantai barat Sumatera. Pada abad ke-17 tulisan Jawi mulai diperkenalkan di Aceh. Tulisan Jawi berasal dari huruf Arab dan disebarkan oleh pedangan yang membangun Indonesia [1]. Seiring dengan perkembangan zaman penggunaan citra digital tidak asing lagi dan merupakan suatu hal yang menarik untuk dikaji lebih lanjut. Dengan kemajuan teknik pengolahan citra digital dapat memudahkan dalam mendapatkan gambar. Salah satu yang keuntungan dari kemajuan teknik digital yaitu metode penyimpanan pengenalan huruf-huruf yang ada didalam dokumen kuno. Indonesia, khususnya Aceh banyak memiliki peninggalan dokumen-dokumen kuno salah satunya dokumen Arab Jawi. Dokumen-dokumen tersebut banyak yang luput dari perhatian sehingga banyak yang mengalami
A. Citra Suatu citra merupakan subuah fungsi intesitas yang memiliki dimensi f(x, y), dimana x dan y adalah koordinat spasial dan f pada titik (x, y) merupakan tingkat kecerahan (brightness) suatu citra pada suatu titik (x, y). Citra diperoleh dengan cara penangkapan kekuatan sinar yang dipantulkan oleh suatu objek. Pengolahan citra merupakan suatu proses pengolahan sinyal yang inputnya adalah suatu citra [3]. Salah satu bagian dari pengolahan citra adalah analisis citra. Pada analisis citra bagian-bagian citra diproses untuk mengenali atau mengelompokkan objek. Untuk pengenalan objek langkah-langkah yang digunakan adalah : a. Denoising b. Segmentasi c. Ekstraksi fitur d. Pengenalan pola B. OCR (Optical Character Recognition) OCR (Optical Character Recognition) merupakan sebuah software simulasi yang dapat digunakan untuk
15 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro
KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
membaca huruf maupun angka baik yang berasal dari mesin cetak atau tulisan tangan. Hasil scan menggunakan OCR akan menjadi file berupa image kemudian image tersebut akan diconvert atau dijadikan file berupa teks, hasil scan menggunakan OCR dapat dicari kata per kata atau perkalimat. Berikut ini merupakan tahapan-tahapan proses OCR secara umum.
Gambar 2 Huruf dasar Arab Jawi F. Momen zernike Momen zernike dipilih karena merupakan invarian untuk rotasi dan tidak sensitif noise. Keuntungan lain dari momen zernike adalah kemudahan rekonstruksi citra karena orthogonal nya. Momen zernike adalah proyeksi fungsi gambar ke fungsi berbasis orthogonal. Momen zernike juga memiliki fungsi rotasi invarian dimana nilai momen zernike tidak akan berubah terhadap gambar yang diputar. Kelebihan lain dari momen zernike adalah kemudahan rekonstruksi citra karena fungsi orthogonalitas. Kelemahan utama dari momen zernike adalah kompleksitas komputasi. Perhitungan ini didasarkan pada hubungan antara geometris invarian dan momen zernike untuk memperoleh zernike invarian. Sifat momen zernike adalah sebagai berikut [12].
Gambar 1 Proses OCR secara umum C. Ekstraksi Fitur Ekstraksi fitur dapat digunakan untuk mengenali atau mengklasifikasikan objek dalam gambar, fitur ini digunakan dalam pola untuk memperoleh classifier final kelas. Ekstraksi fitur bertujuan untuk mendeteksi atau mencari daerah yang signifikan pada gambar dan tergantung pada karakteristik intrinsik dan aplikasi. Wilayah yang akan diekstraksi tersebut dapat didefinisikan dalam lingkungan global atau lokal. Ekstraksi fitur bisa berdasarkan bentuk dan warna, metode ekstaksi fitur berdasarkan bentuk yaitu momen invarian hu dan momen zernike [6].
Momen dua dimensi dengan orde (p+q) dari suatu citra dengan ukuran MxN didefinisikan sebagai : πβ1 πβ1
πππ = β β π₯ π π¦ π π(π₯, π¦)
(1)
π=0 π=0
dengan mpq = momen citra digital p, q = orde momen f = nilai intensitas citra x, y = koodinat piksel Dimana p = 0,1,2,β¦ dan q = 0,1,2,β¦adalah nilai bilangan bulat. Kemudian momen pusat (central moment) orde (p+q) di definisikan sebagai :
D. Pengenalan Pola Pengenalan pola merupakan suatu sistem yang digunakan untuk mengidentifikasikan atau mengenali objek didalam citra. Dapat dipakai untuk mengenali pola huruf, angka, suara, tanda tangan, kualitas benda yang sudah sedikit berubah. dapat diidentifikasi serta diberi nama melalui ciri-cirinya (feature). Ciri-ciri pola dapat digunakan untuk membedakan suatu pola dengan pola lainnya, pola yang memiliki ciri yang baik yaitu terdapat daya pembeda yang tinggi dan dikelompokkan menurut ciri yang dimiliki [7].
πβ1 πβ1
πππ = β β(π₯ β π₯Μ
)π (π¦ β π¦Μ
)π π(π₯, π¦)
(2)
π=0 π=0
π = momen pusat π₯Μ
,Μ
π¦ : pusat citra Untuk p dan q adalah 0,1,2,β¦ dimana
E. Karakter Arab Jawi Tulisan Jawi merupakan salah satu tulisan yang digunakan oleh bangsa melayu, tulisan Jawi berasal dari bahasa Arab yang abjadnya telah disesuaikan untuk menulis Bahasa Melayu. Tulisan Jawi tidak hanya di gunakan di Indonesia saja akan tetapi juga digunakan di seluruh Asia Tenggara.
π₯Μ
=
π10 π01 πππ π¦Μ
= π00 π00
(3)
Kemudian normalized central moments, yang dinotasikan dengan Mpq, didefinisikan sebagai berikut.
16 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro
KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
πππ =
π10 π00
π+π+2 2
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
karakter dengan ukuran 100x100 pixel. Tipe huruf yang digunakan adalah Times New Roman. Times New Roman adalah salah satu tipe font yang bisa digunakan untuk Jawi. Setelah semuanya selesai dan citra karakter Arab Jawi terkumpul kemudian tiap karakter tersebut akan dibuat template citra binner yang berformat JPG, proses perubahan citra binner diproses dengan menggunakan software simulasi, jumlah karakter yang akan dikenali adalah 127 karakter Arab Jawi [11].
(4)
Ada 6 momen zernike yang dapat ditentukan, pada persamaan (5), sebagai berikut: π1 = (3/π)(2( π20 + π02 ) β π00 ) π2 = (3/π)2 [(π20 β π02 )2 + 4π112 ) ] π3 = (12/π)2 [(π30 + π12 )2 + (π03 + π21 )] π4 = (4/π)2 [(π30 β π12 )2 + (π03 + π21 )2 ] (5)
c. Perhitungan Nilai Zernike Momen Setelah proses simulasi membaca karakter Arab Jawi dengan software simulasi selesai selanjutnya akan dilakukan perhitungan tiap-tiap nilai momen zernike, untuk setiap huruf perhitungan nilai momen akan dimulai dari momen pertama sampai dengan nilai momen yang keenam dengan menggunakan persamaan (5). Perhitungan untuk setiap momen dari setiap karakter dilakukan dengan menggunakan software simulasi.
π5 = (5/π)2 [(4π40 β π04 ) β 3(π20 β π02 )]2 + [(6π11 β 8(π31 β 6π13 )]2 π6 = (5/π)2 [(π00 β 6(π20 + π02 )2 + 6(π40 + π04 + 2π22 ))] III. METODE PENELITIAN A. Alur Penelitian Alur penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :
d. Analisis hasil Setelah semuanya dilakukan dan didapatkan hasil dari nilai momen zernike untuk setiap karakter selanjutnya akan dilakukan analisis terhadap nilai yang diperoleh. Proses analisis tersebut menggunakan metode skema akar pohon atau root tree scheme. Dengan menggunakan skema akar pohon atau root tree scheme tiap-tiap karakter Jawi cetak yang hasilnya mempunyai nilai yang sama maka akan dikelompokkan dalam kelompok yang sama berdasarkan nilai momen. Setelah selesai dilakukan proses pengelompokan maka akan didapatkan hasil setiap karakter yang berdiri sendiri. Proses analisa dilakukan untuk melihat apakah suatu nilai momen zernike akan dapat mengenali karakter Arab Jawi atau tidak. Dengan menggunakan : Rate pengenalan = Rate pengenalan karakter Arab Jawi cetak berdasarkan pengelompokan tabel.
Gambar 3 Tahapan penelitian tugas akhir
e. Kesimpulan dan penulisan laporan Setelah didapatkan hasil analisa maka dapat diambil sebuah kesimpulan dari hasil analisa momen zenike. Kemudian dilakukan proses penulisan laporan dari penelitian yang telah dilakukan.
a. Studi Literatur Pada tahapan studi literatur melakukan proses untuk mempelajari serta mencari informasi yang berkaitan dengan tugas akhir ini yaitu mempelajari metode tentang momen zernike. Setelah mempelajari studi literatur ini maka penelitian ini dapat terlaksanakan dengan baik dan tidak terdapat kendala apapun.
B. Mekanisme Pengujian Pada proses pengujian pengenalan karakter Arab Jawi dilakukan dengan mengetik ulang tiap-tiap karakter Arab Jawi. Proses pembuatan karakter Arab Jawi menggunakan tipe huruf Times New Roman. Selanjutnya bentuk huruf karakter arab jawi dicetak pada kertas A4, setelah karakter Arab Jawi dicetak kemudian gambar tersebut akan discan.
b. Database Citra Karakter Arab Jawi Dalam proses pengumpulan data diambil dari Database karakter Jawi cetak. Karakter Jawi yang digunakan adalah
17 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro
KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
Setelah proses pembuatan beberapa karakter Arab Jawi siap dilakukan maka akan dibuat template-nya. Citra karakter Arab Jawi yang berformat jpg dipotong huruf per huruf dengan menggunakan software microsoft paint dan ukuran citra yang dibentuk adalah 100x100 pixel. Selanjutnya citra yang akan diuji dilakukan proses perubahan karakter Arab Jawi ke citra biner dengan menggunakan software simulasi
B.
Hasil Perhitungan Untuk Templeate Biner Citra Huruf Arab Jawi Cetak Tabel I Huruf Yang Dipresentasikan Oleh 3 Momen NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
KARAKTER Alif sendiri Alif akhir Ba sendiri Ba awal Ba tengah Ba akhir Ta sendiri T a awal Ta tengah Ta akhir
1 122 127 133 132 132 134 134 134 132 134
2 31 36 42 41 41 42 43 43 41 43
Nilai Moment 3 4 5 34 296 184 44 219 187 55 249 184 53 229 187 54 241 184 56 260 183 58 266 177 58 266 177 54 251 181 58 272 178
6 86 85 82 82 82 83 82 82 83 82
Setalah melakukan perhitungan setiap citra karakter Arab Jawi cetak dengan menggunakan persamaan 5 maka selanjutnya akan dilakukan proses pengelompokan berdasarkan nilai-nilai momen degan menggunkan akar pohon. Berikut ini merupakan tahapan-tahapan pengenalan karakter Jawi Cetak menggunakan skema akar pohon : 1. Menghitung nilai momen dari 127 karakter jawi cetak 2. Melakukan pembulatan nilai yang telah didapatkan 3. Melakukan pengelompokan tiap-tiap nilai momen berdasarkan nilai karakter tersebut. 4. Memeriksa nilai momen pertama dari pengelompokan karakter Arab Jawi cetak. 5. Apabila nilai karakter hanya mempunyai 1 karakter pada momen tersebut maka akan dikenali/unik. 6. Apabila pada momen pertama terdapat dua atau tiga karakter yang sama maka periksala pada momen ke dua. 7. Apabila pada momen kedua nilai karakter tersebut tidak sama lagi maka karakter tersebut sudah dikenali. 8. Jika pada momen kedua nilai karakter tersebut tetap masih sama maka ulangilah langkah-langkah diatas sampai momen keenam. 9. Jika pada momen keenam nilai karakter tersebut tetap masih sama maka karakter tersebut tidak dapat dikenali.
Gambar 4 Bagan proses pengujian sistem pengenalan karakter Arab Jawi IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada hasil dan pembahasan akan dibahas cara mendapatkan hasil pada proses penelitian selain itu akan dilakukan proses analisis terhadap data yang telah didapatkan. Pengujian dilakukan untuk menghitung keenam nilai momen zernike terhadap masing-masing citra dari huruf Arab Jawi cetak. A.
Template Biner Huruf Arab Jawi Cetak
Gambar 5 COntoh Template biner huruf Arab Jawi cetak Gambar diatas merupakan beberapa contoh template citra biner karakter Arab Jawi, citra biner tersebut berukuran 100x100 piksel. Citra tersebut digunakan untuk mengghitung nilai-bilai moment dengan menggunakan software simulasi.
Berikut ini merupakan hasil pengelompokan tiap-tiap karakter berdasarkan tingkatan fitur momen yang menjadi pengenal tiap-tiap huruf :
18 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro
KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
Tabel II Pengelompokan karakter Jawi Cetak Pengelompokan tingkat fitur momen persentase huruf yang dipresentasikan oleh satu 3.93 % momen huruf yang dipresentasikan oleh dua 2.36 % momen huruf yang dipresentasikan oleh 3 14.96 % momen huruf yang dipresentasikan oleh 4 68.5 % momen huruf yang dipresentasikan oleh 5 6.3 % momen huruf yang tidak dapat dipresentasikan 4.7 % oleh momen zernike
4. Karakter yang tidak dapat dikenali menggunakan momen zernike sebanyak 6 karakter atau 4.7 % dari karakter sedangkan pengujian yang dilakukan menggunakan momen invarian karakter yang tidak dapat dikenali sebanyak dua karakter atau 1.4 % dari total karakter.
UCAPAN TERIMA KASIH Dengan selesainya karya ilmiah ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada : 1. Orang tua dan keluarga yang telah banyak memberikan bantuan, doa, semangat dan dukungan selama ini. 2. Bapak Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MBA., MLA., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. 3. Bapak Dr. Nasaruddin, ST., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
C.
Pengujian Dalam penelitian ini pengujian yang dilakukan yaitu dengan cara membuat ulang tiap-tiap karakter Arab Jawi cetak dan dengan menghitung manual. Pada pengujian yang dilakukan dengan cara membuat ulang tiap-tiap karakter Arab Jawi cetak dapat dikenal sebagai karakter itu sendiri. Sedangkan pengujian yang dilakukan secara manual juga didapatkan mendekati dengan perhitungan yang dilakukan dengan software simulasi.
Syiah Kuala. 4. Ibu Dr. Fitri Arnia, ST.,M.Eng.Sc dan Bapak Fardian ST., M.Sc selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing II yang telah menyediakan banyak waktu luang, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini. 5. Bapak Dr. Khairul Munadi, ST., M.Eng dan Bapak Sayed Muchallil, ST.,M.Sc selaku Dosen Penguji I dan Dosen Penguji II, serta Bapak Dr. Dr. Rusdha Muharar,
V. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian, pengujian dan analisa hasil yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.
ST., M.Sc selaku Ketua Sidang. 6. Bapak Dr. Teuku Yuliar Arif, S.T M.Kom selaku pembimbing akademik.
1. Pengujian yang dilakukan pada momen zernike yang dapat dikenali dari 127 karakter adalah 124 karakter atau 95.27 %. 2. Momen yang paling banyak mempresentasikan fitur karakter Arab Jawi cetak yaitu momen keempat sebesar 68.5 %. 3. Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan membuat ulang karakter Arab Jawi didapatkan hasil bahwa fitur momen zernike tidak akan berubah fiturnya tetapi dengan karakter yang sama.
7. Teman-teman mahasiswa teknik elektro, khususnya angkatan 2010 dan seluruh pihak yang telah ikut campur tangan dalam membantu penyusunan karya ilmiah ini. Dalam penyusunan karya ilmiah ini penulis sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu semoga ALLAH SWT dapat membalas kebaikan, semoga karya ilmiah ini memiliki manfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan.
[4] Putra, Kadek Agus Dwi and Prapitasari, Luh Putu Ayu., βSegmentasi Karakter Pada Skrip Bahasa Bali Menggunakan Metode Canny Edge Detection,β Laporan Penelitian. STMIK Stikom Bali, 2011. [5] Qurβania Arie., Karlitasar Lita and Maryana Sufiatul, βAnalisis tekstur dan ekstraksi fitur warna untuk Klasifikasi apel berbasis citra,β Laporan Penelitian. Program Studi Ilmu Komputer - FMIPA, Universitas Pakuan Bogor, 2012. [6] Mahatmaputra Samuel., David, Rosmina and Lestari Dewi, βPengenalan Citra Karakter Mandarin Menggunakan Metode Matriks Kuadran Pada Mobile Device,β Jurnal Ilmiah SNATI, 2011.
DAFTAR PUSTAKA [1] Jalil, Abd, βTulisan Jawi: Tulisan Serantau.β in Seminar Tulisan Jawi dan Teknologi Peringkat Kebangsaaan, Universiti Malaysia Pahang, 2012. [2] Saddami, Khairun, βPengenalan Karakter Arab Jawi Menggunakan Fitur Moment Invariant,β Skripsi. Banda Aceh : Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, 2014. [3] Gonzalez and Woods. (2008). Digital Image Processin (2nd Editiong.)[Online]. Available: www.ImageProcessingPlace.com.
19 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro
KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro
e-ISSN: 2252-7036 Vol.1 No.3 2016: 15-20
[7] Giantara, Rangga Etyawan., Hidayatno Achmad and Christiyono Yuli., βPengenalan Pola Kelas Menggunakan Metode Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation,β Laporan Penelitian. Semarang. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang, 2011. [8] Harun, Makmur Haji, βPengajaran Seni Khat dan Tulisan Jawi Dalam Pendidikan Islam : peluang, cabaran dan Harapan,β in Seminar Kebangsaan Penyelidikan dan Pendidikan Islam Politeknik Universiti Pendidikan Sultan Idris (UPSI) 35900, Tanjong Malim, Perak Darul Ridzuan. 2014. [9] Salehuddin Khazriyat, βPenilaian Ke Atas Kerumitan Kognitif Dalam Proses Membaca Jawi,β Journal of Language Studies Volume 12(4), November 2012 [10] Surya, Friska Hadi, βPengenalan Tulisan Tangan Huruf jawi (Arab Jawi ) Menggunakan Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation,β Jurnal Pelita Informatika Budi Darma.Volume : IX, Nomor: 1, 2015. [11] Saddami, Khairun., Munadi, Khairul and Arnia, Fitri, βA Database Of Printed Jawi Image Character Prosiding International Conference on Image Information Prossesingβ ICIIP 2015. [12] Saad, Puteh and Rusli Nursalawati, βInvariant Moment and Zernike Moment - A Comparison,β Jurnal Penyelidikan Dan Pendidikan Kejuruteraan. Jilid 1, 2004. [13] Juharwidyningsih Ettyc., Fatichah, Chastine and Khotimah, Wijayanti Nurul., βPengenalan Karakter Tulisan Tangan Angka dan Operator Matematika Berdasarkan Zernike Moment Menggunakan Support Vector Machineβ Jurnal Teknik POMITS Vol. 2, No. 1, 2013. [14] Bahri, Saiful and Sukamto, βSistem Pengenalan Pola Karakter Arab Menggunakan Metode Moment Invariant HU,βLaporan Penelitiian.Riau. Jurusan Matematika FMIPA Universitas Riau, 2013. [15] Iswandi, βSistem Pengenalan Huruf Jawi Cetak Menggunakan Fitur Moment Invariantβ, Skripsi. Banda Aceh : Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, 2015.
20 Vol.1 No.3 2016
@2016 kitektro