perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
IDENTIFIKASI PENYAKIT TUBERKULOSIS PARU DENGAN METODE TEMPLATE MATCHING BERDASARKAN CITRA RONTGEN TORAKS
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Strata Satu Jurusan Informatika
Disusun Oleh: HERMANTO NIM. M0508044
JURUSAN INFORMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
SKRIPSI IDENTIFIKASI PENYAKIT TUBERKULOSIS PARU DENGAN METODE TEMPLATE MATCHING BERDASARKAN CITRA RONTGEN TORAKS
Disusun Oleh: HERMANTO M0508044
Skripsi ini telah disetujui untuk diseminarkan di hadapan Dewan Penguji pada tanggal 15 April 2014
Persetujuan Pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II
Esti Suryani, S.Si., M.Kom. NIP. 19761129 200812 2 001
Wiharto, S.T., M.Kom NIP. 19750210 200801 1 005
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
SKRIPSI IDENTIFIKASI PENYAKIT TUBERKULOSIS PARU DENGAN METODE TEMPLATE MATCHING BERDASARKAN CITRA RONTGEN TORAKS Disusun oleh : HERMANTO M0508044 telah dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Pada tanggal : 13 Mei 2014 Susunan Dewan Penguji Anggota Dewan Penguji Lain : 1. Esti Suryani, S.Si., M.Kom.
(
)
(
)
(
)
(
)
NIP. 19761129 200812 2 001 2. Wiharto, S.T., M.Kom. NIP. 19750210 200801 1 005 3. Abdul Aziz, S.Kom., M.Cs NIP. 19810413 200501 1 001 4. Drs. Bambang Harjito, M.App.Sc., Ph.D NIP. 19621130 199103 1 002 Disahkan oleh Dekan FMIPA UNS
Ketua Jurusan Informatika
Prof.Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., (Hons), Ph.D NIP. 19610223 198601 1 001
Umi Salamah, S.Si., M.Kom. NIP.19700217 199702 2 001
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO Jika Anda dapat memimpikannya, Anda pasti dapat melakukannya. (Walt Disney)
Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah. (Thomas Alva Edison )
Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang pada diri mereka. (QS Ar Ra'd, ayat 11)
Sukses seringkali datang pada mereka yang berani bertindak, dan jarang menghampiri penakut yang tidak berani mengambil konsekuensi. ( Jawaharlal Nehru)
Konsentrasikan pikiran Anda pada sesuatu yang Anda lakukan Karena sinar matahari juga tidak dapat membakar sebelum difokuskan. (Alexander Graham Bell)
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN Skripsi ini saya persembahkan untuk : * Kedua orang tua, Bpk Warsito dan Ibu Satini, Mbak Tatik, Mbak Lilis,Dedi *Bu Esti dan Pak Wiharto atas arahan dan bimbingannya.. * Didit, Adit, Aniq, Imam, Gilang, Linggar, Yahya terima kasih sudah mau berbagi ilmu.., * Buat Adha Nurjanah yang sabar menyemangati saya untuk menyelesaikan skripsi ini,,,
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada Rasulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1.
Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan FMIPA UNS,
2.
Ibu Umi Salamah, S.Si., M.Kom. selaku Ketua Jurusan Informatika FMIPA UNS,
3.
Ibu Esti Suryani, S.Si., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing I yang penuh kesabaran membimbing, mengarahkan, dan menanti selama satu tahun lebih kepada penulis untuk menyusun skripsi ini,
4.
Bapak Wiharto, S.T., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing II yang penuh kesabaran membimbing, mengarahkan, dan memberi motivasi kepada penulis selama proses penyusunan skripsi ini,
5.
Bapak dan Ibu dosen serta karyawan di Jurusan Informatika FMIPA UNS yang telah mengajar penulis selama masa studi dan membantu dalam proses penyusunan skripsi ini,
6.
Kedua orang tua tercinta, untuk setiap kasih sayang, motivasi dan pengorbanan yang tak terhingga jumlahnya serta yang selalu mendoakan penulis setiap saat,
7.
Kakak-kakak dan adik-adikku yang senantiasa menjadi motivasi penulis untuk menyusun skripsi ini,
8.
Kakak Tingkat Informatika 2007, yang telah bersedia membagikan hasil penelitiannya kepada penulis,
9.
Sahabat-sahabat Informatika 2008, yang telah menjadi teman sharing dalam segala hal serta memberi motivasi kepada penulis untuk menyusun skripsi ini,
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10. Adha Nurjanah yang sabar dan senantiasa memberikan support
dan
mengingatkan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini, Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca umumnya dan mahasiswa Informatika pada khususnya. Surakarta, Mei 2014
Hermanto
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
IDENTIFICATION OF PULMONARY TUBERCULOSIS DISEASES USING TEMPLATE MATCHING METHOD BASED ON THORACIC ROENTGEN IMAGE HERMANTO Department of Informatic. Mathematic and Science Faculty. Sebelas Maret University
ABSTRACT Pulmonary tuberculosis is an infectious disease in the lungs caused by Mycobacterium tuberculosis. This is the number one cause of death in the group of infectious diseases. Photos chest roentgen can be consideredas one of the diagnosis of pulmonary tuberculosis. This diagnosis depends on the results of the chest roentgen readings which are influenced by several factors such as an individual factor and experiences of a doctor. The individual factor is the sharpness of the eyes. The development of advanced science, these shortcomings can be resolved using template matching method. This method is one of the methods of image processing. Template Matching method is a method of pattern recognition process, This method is done by comparing two patterns, i.e.,the patterns that exist in the document and the pattern on the template. This method looks for patterns that have the greatest similarity with the template values. Image Roentgen of Pulmonary tuberculosis is processed using pre-processing method which includes cropping, contrast enhancement, binerisasi, and scaling, then the results are processed using integral projections. The results of integral projections used to calculate the percentage of similarity between the test sample with a reference pattern templates. The percentage of similarity calculated by the method of Normalized Cross Correlation. If the percentage of greatest similarity matched with the template of pulmonary tuberculosis, then the results of identification is pulmonary tuberculosis, if it does not match, then the identification result is normal. The results of this research is that the Template Matching methods can be applied to identify pulmonary tuberculosis by the percentage of success in the testing of the 10 templates by 60% with the biggest average similarity percentage is 51.46%, whereas in the testing of 20 templates generates the percentage of success is 75% with the biggest average similarity percentage is 73.93%. Keywords: Pulmonary Tuberculosis, Integral Projection, Template Matching Hasil dari pengujian dapat disimpulkan bahwa metode Template Matching dapat di lkan bahwa metode Template Matching dapat di
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
IDENTIFIKASI PENYAKIT TUBERKULOSIS PARU DENGAN METODE TEMPLATE MATCHING BERDASARKAN CITRA RONTGEN TORAKS
HERMANTO Jurusan Informatika. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Tuberkulosis paru merupakan penyakit infeksi menular pada organ paruparu yang disebabkan oleh Mycobacterium Tuberculosis. Tuberkulosis paru merupakan penyebab kematian nomor satu pada golongan penyakit menular. Foto rontgen toraks menjadi salah satu hal yang perlu dipertimbangkan pada diagnosis tuberkulosis paru. Hasil diagnosis Tuberkulosis paru tergantung dari hasil pembacaan foto rontgen toraks tersebut, dimana dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya faktor individu yaitu ketajaman mata dan pengalaman dari seorang dokter. Perkembangan ilmu pengetahuan yang semakin maju saat ini, kekurangankekurangan tersebut dapat teratasi salah satunya menggunakan pengolahan citra dengan metode Template Matching. Metode Template Matching merupakan proses pengenalan pola dengan cara membandingkan pola yang ada pada dokumen dengan pola pada template, untuk mencari pola yang memiliki nilai kemiripan terbesar dengan template. Citra rontgen Tuberkulosis paru diproses menggunakan metode pre-processing yang meliputi cropping, peningkatan kontras, binerisasi, dan penskalaan, kemudian hasilnya diproses menggunakan integral proyeksi. Hasil dari integral proyeksi digunakan untuk menghitung prosentase kemiripan antara sampel uji dengan template pola acuan. Prosentase kemiripan dihitung dengan metode Normalized Cross Corelation. Jika Prosentase kemiripan terbesarnya sesuai dengan template Tuberkulosis paru maka hasil identifikasinya adalah tuberkulosis paru, jika tidak maka hasil identifikasinya adalah normal. Hasil dari pengujian dapat disimpulkan bahwa metode Template Matching dapat diterapkan untuk mengidentifikasi penyakit Tuberkulosis paru dengan prosentase keberhasilan pada pengujian 10 template sebesar 60% dengan rata-rata prosentase kemiripan terbesar 51,46% sedangkan pada pengujian 20 template menghasilkan prosentase keberhasilan sebesar 75% dengan rata-rata prosentase kemiripan sebesar 73,93%. Kata Kunci : Tuberkulosis Paru, Integral Proyeksi, Template Matching
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN................................................................................................... i PENGESAHAN................................................................................................... ii MOTTO..............................................................................................................iii PERSEMBAHAN............................................................................................... iv KATA PENGANTAR ......................................................................................... v ABSTRACT ........................................................................................................ vii ABSTRAK ....................................................................................................... viii DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xii DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xiv DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN........................................................... xv BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang Masalah......................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah.................................................................................. 3
1.3
Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.4
Tujuan Penelitian................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5 2.1
Landasan Teori ...................................................................................... 5
2.1.1
Foto Rontgen .................................................................................. 5
2.1.2
Citra Rontgen Paru-Paru ................................................................. 5
2.1.3
Citra Paru-Paru Normal .................................................................. 6
2.1.4
Tuberkulosis Paru (TB Paru)........................................................... 7
2.1.5
Pengolahan Citra ............................................................................ 9
2.1.6
Peningkatan Kontras..................................................................... 13
2.1.7
Binerisasi...................................................................................... 14
2.1.8
Penskalaan.................................................................................... 15 ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.1.9
Cropping ...................................................................................... 15
2.1.10
Integral Proyeksi........................................................................... 16
2.1.11
Pengenalan Pola............................................................................ 17
2.1.12
Pencocokan Model (Template Matching) ..................................... 18
2.1.12.1.
Normalized Cross Corelation .................................................... 20
2.2
Penelitian yang Terkait ........................................................................ 21
2.3
Kerangka Pemikiran ............................................................................ 23
BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 25 3.1
Akuisisi Citra....................................................................................... 26
3.2
Pre-processing..................................................................................... 26
3.3
Ekstraksi Ciri (Feature Extraction) ...................................................... 33
3.4
Pembuatan Template Pola Acuan ......................................................... 33
3.5
Pengenalan Pola (Template Matching) ................................................. 34
3.6
Pengujian Hasil Identifikasi Tuberkulosis Paru .................................... 35
3.7
Perhitungan Prosentase Keberhasilan Hasil Penelitian.......................... 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 37 4.1
Hasil Akuisisi Citra.............................................................................. 37
4.2
Hasil Pre-Processing ........................................................................... 37
4.3
Hasil Ekstraksi Ciri .............................................................................. 40
4.4
Hasil Pengenalan Pola (Template Matching) ........................................ 46
4.5
Analisis Pengujian ............................................................................... 47
4.5.1
Analisis Pengujian Berdasarkan Prosentase Keberhasilan ............. 47
4.5.2
Analisis Pengujian Berdasarkan Prosentase Kemiripan ................. 53
BAB V PENUTUP ............................................................................................ 57 5.1
Kesimpulan.......................................................................................... 57
5.2
Saran ................................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 58 LAMPIRAN ...................................................................................................... 60
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Contoh Matrik 20x20 Citra Rontgen Toraks ....................................... 41 Tabel 4.2 Contoh Hasil Ekstraksi Ciri Template Tuberkulosis Paru.................... 44 Tabel 4.3 Contoh Hasil Ekstraksi Ciri Template Normal.................................... 44 Tabel 4.4 Contoh Hasil Ekstraksi Ciri Sampel Uji Tuberkulosis Paru................. 45 Tabel 4.5 Contoh Hasil Ekstraksi Ciri Sampel Uji Normal ................................. 45 Tabel 4.6 Prosentase Keberhasilan Citra Rontgen Normal 10 Template.............. 47 Tabel 4.7 Prosentase Keberhasilan Citra Rontgen Normal 20 Template.............. 48 Tabel 4.8 Perbandingan Prosentase Keberhasilan Normal .................................. 49 Tabel 4.9 Prosentase Keberhasilan Citra Rontgen TB Paru 10 Template ............ 50 Tabel 4.10 Prosentase Keberhasilan Citra Rontgen TB Paru 20 Template........... 51 Tabel 4.11 Perbandingan Prosentase Keberhasilan TB Paru ............................... 52 Tabel 4.12 Prosentase Kemiripan TB paru ......................................................... 53 Tabel 4.13 Prosentase Kemiripan Normal .......................................................... 54
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengambilan Foto Paru-Paru Posisi PA ............................................ 5 Gambar 2.2 Hasil Foto Rontgen Paru-Paru Posisi PA .......................................... 6 Gambar 2.3 Citra Paru-Paru Normal .................................................................... 7 Gambar 2.4 Foto Rontgen Tuberkulosis Paru ....................................................... 9 Gambar 2.5 Citra Digital Rontgen...................................................................... 10 Gambar 2.6 Matriks Citra Ukuran 5x5 ............................................................... 11 Gambar 2.7 Derajat Keabuan Matriks Citra 5x5 ................................................. 11 Gambar 2.8 Bidang Studi yang berkaitan dengan Citra ...................................... 12 Gambar 2.9 Proses Pengolahan Citra.................................................................. 13 Gambar 2.10 Grayscale Trasnformation untuk peningkatan kontras citra ........... 13 Gambar 2.11 Efek peningkatan kontras citra terhadap histrogram ..................... 14 Gambar 2.12 Koordinat titik pojok bagian citra yang akan dicrop. ..................... 16 Gambar 2.13 Integral Proyeksi pada citra .......................................................... 16 Gambar 2.14 Perhitungan Integral Proyeksi ....................................................... 17 Gambar 2.15 Ilustrasi Metode Template Matching ............................................. 19 Gambar 2.16 Contoh Template Matching Biner dan Tepi ................................... 20 Gambar 3.1 Bagan Alur Pelaksanaan Penelitian Secara Umum .......................... 25 Gambar 3.2 Citra Hasil Resize 1760x1760 ......................................................... 26 Gambar 3.3 Flowchart Pre-Processing Citra...................................................... 27 Gambar 3.4 Contoh Citra Normal dan Tuberkulosis paru Cropping ................... 28 Gambar 3.5 Flowchart Tahap Cropping ............................................................. 29 Gambar 3.6 Flowchart Tahap Peningkatan Kontras .......................................... 30 Gambar 3.7 Flowchart Tahap Binerisasi ............................................................ 31 Gambar 3.8 Flowchart Tahap Scalling ............................................................... 32 Gambar 3.9 Flowchart Tahap Integral Proyeksi ................................................. 33 Gambar 3.10 Flowchart Pembuatan Template Pola Acuan ................................. 34 Gambar 3.11 Flowchart Tahap Template Matching............................................ 35 Gambar 3.12 Flowchart Proses Pengujian Citra Sampel Uji............................... 36 Gambar 4.1 Citra Hasil Resize 1760x1760 ......................................................... 37 xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.2 Screenshoot Open File Citra Rontgen ............................................. 38 Gambar 4.3 Screenshoot Hasil Open File Citra Rontgen .................................... 38 Gambar 4.4 Screenshoot Hasil Pre-processing Citra Rontgen ............................ 39 Gambar 4.5 Hasil Pre-Processing Citra Rontgen Toraks.................................... 39 Gambar 4.6 Screenshoot Hasil Ekstraksi Ciri Citra Rontgen .............................. 42 Gambar 4.7 Screenshoot Pembuatan Template Citra Rontgen ............................ 43 Gambar 4.8 Screenshoot Hasil Pengenalan Pola Citra Rontgen .......................... 46
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Hasil Pengujian Prosentase Keberhasilan TB Paru 10 Template .... 60 Lampiran 2 : Hasil Pengujian Prosentase Keberhasilan TB Paru 20 Template .... 63 Lampiran 3 : Hasil Pengujian Prosentase Keberhasilan Normal 10 Template...... 66 Lampiran 4 : Hasil Pengujian Prosentase Keberhasilan Normal 20 Template...... 69 Lampiran 5 : Hasil Pengujian Prosentase Kemiripan TB Paru 10 Template ........ 72 Lampiran 6 : Hasil Pengujian Prosentase Kemiripan TB Paru 20 Template ........ 75 Lampiran 7 : Hasil Pengujian Prosentase Kemiripan Normal 10 Template ......... 78 Lampiran 8 : Hasil Pengujian Prosentase Kemiripan Normal 20 Template ......... 81
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ( , )
: intensitas derajat keabuan input
( , )
: intensitas derajat keabuan output
G
: koefisien penguatan kontras : Grayscale Transformation : integral proyeksi vertikal : integral proyeksi horisontal : kontras output : kontras input : maksimal warna intensitas
M
: kolom/lebar : baris/tinggi
P
: nilai skala keabuan yang dipakai sebagai pusat pengkontrasan : variabel penskalaan horisontal : variabel penskalaan vertikal : nilai ambang batas (threshold) : tuberkulosis
(
,
):
koordinat pojok kiri atas citra yang akan di-crop
(
,
):
koordinat pojok kanan bawah citra yang akan di-crop
( , )
(x , )
: suatu koordinat citra output : suatu koordinat citra input : tak terhingga
xv
