PEMBANGUNAN PERANGKAT LUNAK ANALISA HUBUNGAN ANTARA VARIABEL FISIK DAN KELAS MUTU TEH HITAM
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
RENAN PRASTA JENIE NIM: 235 06 011 Program Studi Informatika
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK
PEMBANGUNAN PERANGKAT LUNAK ANALISA HUBUNGAN ANTARA VARIABEL FISIK DAN KELAS MUTU TEH HITAM Oleh
RENAN PRASTA JENIE NIM: 235 06 011 Evaluasi mutu teh hitam merupakan upaya penjaminan mutu produk standard yang dijalankan oleh perkebunan. Di Indonesia, evaluasi mutu teh hitam mengacu pada standard baku; pengamatan objek secara visual oleh pengamat terlatih untuk mendekati parameter kualitas visual seperti bentuk, ukuran, warna, tip, tekstur1, keseragaman (Badan Standardisasi Nasional, 2000). Hasil pengamatan dapat berbeda antara setiap pengamat, sehingga diperlukan upaya untuk membangun suatu sistem yang dapat menangani bias tersebut. Untuk menangani bias pengamatan, diusulkan untuk menyerahkan pengamatan pada suatu alat yang dapat mengekstraksi parameter kualitas yang terdapat pada objek teh tanpa bias personal. Alat yang diajukan adalah alat berbasis pengolahan citra dan jaringan syaraf tiruan. Pengolahan citra dipakai untuk mendapatkan data parameter ukur dari partikel teh hitam, dan jaringan syaraf tiruan dipakai untuk mengambil keputusan parameter mutu berdasarkan parameter ukur tersebut.
Pembangunan perangkat lunak berbasis pengolahan citra dan jaringan syaraf tiruan menuntut penanganan terhadap hal – hal berikut. 1. Bagaimana cara mendekati parameter kualitas visual butiran teh hitam, meliputi aspek geometrik (bentuk, ukuran), warna (dan tip), dan gabungan (tekstur, keseragaman)
1
Dalam dunia teh, tekstur adalah kemampuan partikel teh untuk mempertahankan bentuk.
ii
2. Bagaimana cara untuk menjamin konsistensi pengolahan citra 3. Bagaimana cara mengekstraksi parameter kualitas teh hitam sebagai parameter pengukuran 4. Bagaimana cara memilih dan menjamin performa metode atau sistem pakar jaringan syaraf tiruan yang digunakan 5. Bagaimana cara untuk menjamin performa alat yang akan dibangun
Pemilihan jaringan syaraf tiruan dilakukan dengan metoda pembatasan, yakni dengan menambang fitur jaringan syaraf tiruan yang dibutuhkan oleh pengamatan teh hitam dan mencocokkannya dengan fitur jaringan syaraf tiruan pilihan. Terdapat 6 macam jaringan syaraf tiruan yang sesuai, tanpa memperhitungkan kelebihan fitur), yakni jaringan propagasi balik, basis radial, Jordan, rekuren dengan model mental, impulsif, dan dapat kembang.
Langkah kerja yang diusulkan dalam membangun perangkat lunak sebagai alat ukur mutu teh hitam adalah membangun sistem tersebut dalam dua tahapan. Perangkat lunak tahap pertama dapat dipakai untuk mengevaluasi sistem dan sebagai bahan referensi pembangunan tahapan kedua sebagai tahapan siap terap. 1. Tahapan pertama dipakai untuk membangun suatu sistem yang dapat menambang sebanyak mungkin parameter ukur dalam objek dan memilih rangkaian parameter dengan korelasi terbaik terhadap parameter mutu. 2. Tahapan kedua adalah pembangunan sistem dengan parameter yang terpilih di tahapan pertama untuk peningkatan performa sistem.
Perangkat lunak yang dibangun untuk melaksanakan penelitian tersebut dirancang untuk menangani hal – hal berikut, sesuai dengan langkah kerja penelitian. 1. Mengekstraksi parameter fisik teh hitam butiran maupun tumpukan. Alat bekerja dengan cara memisahkan wilayah citra objek bukan latar, dan menambang parameter fisik pada objek tersebut. 2. Melakukan perhitungan korelasi antara parameter ukur dan parameter mutu teh hitam.
iii
3. Pengguna dapat mengatur parameter ukur yang akan ia pakai untuk struktur jaringan syaraf tiruan yang digunakan. 4. Jaringan syaraf tiruan yang digunakan dapat diterapkan dalam kondisi pengamatan nyata.
Pengujian performa perangkat lunak dilakukan dalam kondisi nyata pengamatan teh hitam. Hasil pengamatan adalah sebagai berikut. 1. Digunakan 2 macam kondisi pengamatan teh hitam, tumpukan dan butiran, 3 macam struktur jaringan syaraf tiruan propagasi balik, 3-5-1, 1121-1, dan 11-21-5, dan 3 macam struktur parameter masukan, standard, korelasi maksimum, dan korelasi minimum, disusun menjadi 18 kasus uji. Sampel yang digunakan adalah sampel nyata, bukan sampel teroptimasi. 2. Untuk pengamatan tumpukan, salah satu parameter terbaik adalah mean RGB-IG, dan untuk pengamatan butiran, salah satu parameter terbaik adalah Luas / mean HSL-S. 3. Pemakaian
parameter
korelasi
maksimum
memberikan
perbaikan
kecepatan latih untuk semua kasus pengamatan, yakni (sesuai urutan di atas, minimal terbaik) [0.016, 0.013, 0.018], [0.003, 0.003, 0.048], [0.035, 0.020, 0.040], [0.013, 0.012, 0.014], [0.012, 0.009, 0.0012], dan [0.039, 0.031, 0.037]. 4. Pemakaian parameter korelasi maksimum memberikan perbaikan akurasi uji untuk 50 % kasus pengamatan, yakni (sesuai urutan di atas, maksimal terbaik) [0.87, 0.56, 0.20], [0.73, 0.77, 0.20], [0.75, 0.72, 0.76], [0.26, 0.22, 0.21], [0.23, 0.27, 0.18], dan [0.31, 0.39, 0.34]. 5. Korelasi data parameter ukur butiran tidak cukup tinggi untuk digunakan sebagai bahan penentuan mutu teh hitam, sehingga memberikan akurasi pengamatan yang rendah.
Dari keseluruhan komponen pengamatan teh hitam, penelitian ini baru memenuhi faktor pengamatan bentuk visual dan warna partikel teh hitam, dan belum menyentuh pengenalan aroma partikel, warna dan aroma air seduhan, dan warna
iv
sisa seduhan teh hitam. Penelitian lain yang dapat dilakukan adalah mengenai wujud fisik dari alat otomasi pengamatan teh hitam.
v
ABSTRACT SOFTWARE DEVELOPMENT FOR BLACK TEA’S PHYSICAL VARIABLE AND QUALITY CLASS RELATIONSHIP ANALYZING Author
RENAN PRASTA JENIE SIN: 235 06 011 Black tea quality evaluation is a standardized quality assurance method which is held by every tea plantation. Visual assertion is held to measure tea‟s visual quality parameter such as shape, size, colour, tips, texture, and uniformity. Everyone perception can be different, so effort to build such an unbiased system is needed.
To cope with, it is suggested to let a tool that can extract the tea quality parameters without personal bias do the job. The tools suggested based on image processing and artificial neural network. Image processing methods are used to get the measureable parameters from the black tea‟s particle, and artificial neural network is used to infer the quality parameter based on it.
The development of software that based on image processing and artificial neural network demanded several actions. 1. How to measure black tea‟s visual quality parameter such as geometry, colour, and its derivation. 2. How to reassure image processing‟s consistency. 3. How to extract the black tea‟s quality parameter as the measurable parameter
vi
4. How to choose and reassure performance of methods or artificial neural network used. 5. How to reassure developed device performance
The artificial neural network is chosen by filtering the features needed for evaluating black tea out of overall features of choosable artificial neural networks. Disregarding excessive features, the 6 usable artificial neural networks is back propagation network, radial function network, Jordan network, recurrent network with mental model, spiking neural network, and cascading neural network.
It is proposed to separate development in two phases. First phase is to measure system performance, and second phase software is build based on the first software. 1. First phase software is used to get as many measurable parameter as possible from the object and picking the best possible parameter combination based on its correlation to tea quality parameter. 2. Second phase software is build upon first and aimed toward system performance.
The software built to cope with this arrangement of task. 1. Extraction of black tea‟s physical parameters. The tool work to distinguish every non background object, and extracting the physical parameters out of them. 2. Calculation of correlation between black tea‟s measurable and quality parameters. 3. The user can choose the desirable parameter for the artificial neural network used. 4. The artificial neural network is usable in real condition test.
System performance testing is held using real life data. 1. Testing is done using 2 sample mode, stacked and scattered, 3 artificial neural network structure, 3-5-1, 11-21-1, and 11-21-5, and 3 input vii
parameters structure, standard, correlation optimalized, and correlation disoptimalized, arranged into 18 test cases. Testing done using real life samples not optimalized samples. 2. From black tea‟s parameters correlation data, Mean RGB-IG is one of the best for stacked samples, and Area / mean HSL-S is one of the best for scattered samples. 3. The test shows that maximizing correlation can yield better training speed across every test cases, according preceding arrangement, smaller better, [0.016, 0.013, 0.018], [0.003, 0.003, 0.048], [0.035, 0.020, 0.040], [0.013, 0.012, 0.014], [0.012, 0.009, 0.0012], and [0.039, 0.031, 0.037]. 4. The test shows that maximizing correlation can yield better testing accuracy across 50 % of test cases, according preceding arrangement, bigger better, [0.87, 0.56, 0.20], [0.73, 0.77, 0.20], [0.75, 0.72, 0.76], [0.26, 0.22, 0.21], [0.23, 0.27, 0.18], and [0.31, 0.39, 0.34]. 5. The scattered black tea‟s sample measurable parameters correlation to quality parameter is not high enough to give better accuracy.
This research only had done the black tea‟s particle visual and colour part. Further research is needed in black tea‟s particle aroma, liquor colour and aroma, and resides colour. Other research needed is in the device shape of the black tea‟s automation system.
viii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan dengan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis harus dengan seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
ix
PERUNTUKAN TESIS “Allah, berikanlah keselamatan pada setiap hamba-Mu yang beriman. dan berikanlah apapun yang Kau nilai pantas bagiku.”
Ayah, Ibu, Adik, Kakak, Teman, Kawan – kawan, Bapak, Ibu, semuanya….
Terima Kasih
x
KATA PENGANTAR
Teh yang paling enak di dunia dibuat oleh orang yang paling kita sayangi di rumah sendiri pada saat kita benar – benar membutuhkan perhatiannya. Filosofi ini membuktikan betapa mewahnya teh, di mana ada orang yang sengaja berkeliling dunia untuk mencari teh terbaik.
Suatu sistem dibakukan untuk menjamin kualitas teh tersebut. Ia ditujukan untuk mendeteksi penurunan mutu akibat kesalahan produksi. Aturan ini merupakan aturan standard yang telah disepakati secara bersama.
Optimasi terhadap sistem tersebut dapat dilakukan, salah satunya dengan mengotomasinya. Otomasi hanya dapat dilakukan bila sistem tersebut dapat dipahami dengan baik.
xi
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis berterima kasih kepada Bapak Iping Supriana Suwandi sebagai pembimbing atas segala saran, bimbingan, dan nasihatnya selama penelitian berlangsung dan selama penulisan tesis ini.
Penulis berterima kasih kepada para staff Perseroan Terbatas Perkebunan Nusantara VIII yang menyediakan sampel teh hitam untuk pelaksanaan penelitian ini.
Penulis berterima kasih kepada para staff Laboratorium Sistem dan Manajemen Mekanisasi Pertanian dan keseluruhan staff Departemen Teknik Pertanian Institut Pertanian Bogor yang bersedia menyediakan peralatan dalam pengamatan fisik sampel data teh hitam untuk pelaksanaan penelitian ini.
xii
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. ii ABSTRACT ........................................................................................................... vi PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS.................................................................... ix PERUNTUKAN TESIS .......................................................................................... x KATA PENGANTAR ........................................................................................... xi UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................. xii DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI ............................................................ xix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xxii DAFTAR PERSAMAAN / ALGORITMA ........................................................ xxv Bab I
Pendahuluan ......................................................................................... 1
I.1.
Latar Belakang ...................................................................................... 1
I.2.
Rumusan Masalah ................................................................................. 3
I.3.
Tujuan Tesis .......................................................................................... 3
I.3.1.
Tujuan ................................................................................................ 3
I.3.2.
Alternatif Penyelesaian Terpilih ........................................................ 3
I.4.
Ruang Lingkup dan Batasan ................................................................. 5
Bab II
Tinjauan Pustaka .................................................................................. 7
II.1.
Objek Pengamatan, Teh Hitam ............................................................. 7
II.2.
Pengolahan Citra ................................................................................... 9
II.3.
Konsep Analisis .................................................................................. 10
II.4.
Sistem Pakar ....................................................................................... 11
II.5.
Jaringan Syaraf Tiruan ........................................................................ 12
II.6.
Penelitian Terkait ................................................................................ 26
Bab III
Analisis Awal ..................................................................................... 29
III.1.
Teknik Pengambilan Gambar ............................................................. 29
III.1.1. Lingkungan Pengambilan Gambar Terkontrol kontra Tidak Terkontrol ........................................................................................ 29 III.1.2. Pemilihan Latar Belakang ................................................................ 30
xiii
III.1.3. Pengaturan Pencahayaan.................................................................. 30 III.2.
Hipotesa Hubungan antara Parameter Masukan dan Parameter Keluaran ............................................................................................. 31
III.3.
Kecepatan Ekstraksi Parameter kontra Kecepatan Pengolahan Parameter ............................................................................................ 32
III.4.
Konsep Penyelesaian Masalah ............................................................ 33
III.4.1. Kondisi Sekarang ............................................................................. 33 III.4.1.1. Ketiadaan Standard Terukur ..................................................... 33 III.4.1.2. Perbedaan Kondisi Pengamatan ............................................... 34 III.4.1.3. Kebutuhan atas Kemampuan Alat untuk Menyimpan Informasi Penilaian ................................................................................... 35 III.4.1.4. Kebutuhan atas Kemampuan Alat sebagai Alat Bantu Pembentukan Standard ............................................................. 36 III.4.1.5. Alternatif Penggunaan Alat ...................................................... 37 III.4.1.6. Masalah Laten Teknik Pengambilan Citra ............................... 39 III.4.1.7. Masalah Laten Sistem Pakar berbasis Jaringan Syaraf Tiruan . 40 III.4.2. Konsep Penyelesaian Masalah ......................................................... 41 III.4.2.1. Pengembangan Standard Parameter.......................................... 41 III.4.2.2. Pengembangan Standard Kondisi Pengamatan......................... 42 III.4.2.3. Pemilihan Alat .......................................................................... 42 III.4.2.4. Penanganan Masalah Pengambilan Citra .................................. 43 III.4.2.5. Penanganan Masalah Jaringan Syaraf Tiruan ........................... 44 Bab IV
Pembangunan Perangkat Lunak ......................................................... 48
IV.1.
Lingkup Masalah ................................................................................ 48
IV.2.
Kebutuhan Perangkat Lunak ............................................................... 50
IV.2.1. Deskripsi Umum Sistem .................................................................. 50 IV.2.2. Fitur Utama Perangkat Lunak .......................................................... 51 IV.2.2.1. Kebutuhan Fungsional .............................................................. 51 IV.2.2.2. Kebutuhan non Fungsional ....................................................... 53 IV.2.3. Model Fungsional ............................................................................ 53 IV.2.4. Model Kasus Guna........................................................................... 61 IV.2.4.1. Diagram Kasus Guna ................................................................ 61
xiv
IV.2.4.2. Definisi Pelaku.......................................................................... 63 IV.2.4.3. Definisi Kasus Guna ................................................................. 63 IV.2.4.4. Skenario Kasus Guna ................................................................ 63 IV.3.
Model Analisis .................................................................................... 65
IV.3.1. Realisasi Kasus Guna Tahap Analisis ............................................. 65 IV.3.1.1. Kasus Guna A1. Ekstraksi Data................................................ 65 IV.3.1.2. Kasus Guna A2. Analisis Korelasi ........................................... 66 IV.3.1.3. Kasus Guna A3. Pelatihan Sistem Pakar .................................. 68 IV.3.1.4. Kasus Guna T1. Ekstraksi Data ................................................ 69 IV.3.1.5. Kasus Guna T2. Pelatihan Sistem Pakar................................... 71 IV.3.1.6. Kasus Guna T3. Penerapan Sistem Pakar ................................. 72 IV.3.2. Diagram Kasus Guna Keseluruhan .................................................. 74 IV.3.3. Kelas Analisis .................................................................................. 74 IV.3.4. Paket Analisis .................................................................................. 75 IV.3.4.1. Identifikasi Paket Analisis ........................................................ 75 IV.3.4.2. Identifikasi Kelas Analisis setiap Paket .................................... 76 IV.3.5. Deskripsi Arsitektur ......................................................................... 76 IV.4.
Model Perancangan............................................................................. 77
IV.4.1. Realisasi Kasus Guna Tahap Perancangan ...................................... 77 IV.4.1.1. Kasus Guna A1. Ekstraksi Data................................................ 77 IV.4.1.2. Kasus Guna A2. Analisis Korelasi ........................................... 78 IV.4.1.3. Kasus Guna A3. Pelatihan Sistem Pakar .................................. 80 IV.4.1.4. Kasus Guna T1. Ekstraksi Data ................................................ 81 IV.4.1.5. Kasus Guna T2. Pelatihan Sistem Pakar................................... 82 IV.4.1.6. Kasus Guna T3. Penerapan Sistem Pakar ................................. 84 IV.4.2. Diagram Kelas Keseluruhan ............................................................ 86 IV.4.3. Kelas Perancangan ........................................................................... 88 IV.4.3.1. Hubungan antara Kelas Analisis dan Kelas Perancangan ........ 88 IV.4.3.2. Operasi dan Atribut................................................................... 89 IV.4.3.3. Algoritma dan Kueri ................................................................. 89 IV.4.3.4. Diagram Status.......................................................................... 89 IV.4.4. Perancangan Antar Muka................................................................. 91
xv
IV.4.5. Diagram Pelepasan .......................................................................... 93 IV.5.
Implementasi ....................................................................................... 94
IV.5.1. Implementasi Kelas.......................................................................... 94 IV.5.2. Implementasi Antar Muka ............................................................... 95 IV.6.
Pengujian ............................................................................................ 97
IV.6.1. Rencana Pengujian ........................................................................... 97 IV.6.2. Kasus Uji.......................................................................................... 99 Bab V
Metode Penelitian ............................................................................. 100
V.1.
Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 100
V.2.
Persiapan ........................................................................................... 100
V.2.1.
Perangkat Lunak ............................................................................ 100
V.2.2.
Perangkat Keras ............................................................................. 101
V.2.3.
Alat Ukur ....................................................................................... 103
V.3.
Pengumpulan Sampel ....................................................................... 103
V.4.
Pengambilan Gambar ........................................................................ 104
V.5.
Analisis Korelasi ............................................................................... 104
V.6.
Pengukuran Performa Sistem Pakar ................................................. 104
Bab VI
Hasil dan Pembahasan ...................................................................... 105
VI.1.
Realisasi Penelitian ........................................................................... 105
VI.1.1. Sampel Teh Hitam ......................................................................... 105 VI.1.2. Pengambilan Gambar ..................................................................... 105 VI.2.
Analisis Parameter ............................................................................ 105
VI.2.1. Hasil Pengukuran ........................................................................... 105 VI.2.2. Parameter Terpilih ......................................................................... 107 VI.3.
Pemilihan Jaringan Syaraf Tiruan..................................................... 108
VI.4.
Hasil Uji Sistem Pakar ...................................................................... 108
VI.4.1. Skema Pengujian............................................................................ 108 VI.4.2. Pengujian Kecepatan Pelatihan ...................................................... 110 VI.4.3. Pengujian Perbaikan Akurasi Sistem ............................................. 111 VI.4.4. Kesimpulan Pengujian ................................................................... 111 VI.5.
Posisi Hasil Penelitian dari Keseluruhan Proses Evaluasi Pengamatan Mutu Teh Hitam ............................................................................... 113
xvi
VI.5.1. Mata Pengamat .............................................................................. 113 VI.5.2. Hidung Pengamat ........................................................................... 113 VI.5.3. Otak Pengamat ............................................................................... 114 VI.5.4. Detil Terujikan ............................................................................... 116 VI.5.4.1. Pengenalan Bentuk Fisik Partikel Teh Hitam ......................... 116 VI.5.4.2. Pengenalan Warna Partikel Teh Hitam ................................... 118 VI.5.5. Detil Tidak Terujikan..................................................................... 119 VI.5.5.1. Pengenalan Aroma Partikel Teh Hitam .................................. 119 VI.5.5.2. Pengenalan Warna Air Seduhan Teh Hitam ........................... 120 VI.5.5.3. Pengenalan Rasa / Aroma Air Seduhan Teh Hitam................ 121 VI.5.5.4. Pengenalan Warna Sisa Seduhan teh Hitam ........................... 122 VI.5.5.5. Penilaian Mutu Teh Hitam Keseluruhan ................................ 123 Bab VII
Kesimpulan dan Saran ...................................................................... 125
VII.1.
Kesimpulan ....................................................................................... 125
VII.2.
Saran ................................................................................................. 127
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 129 LAMPIRAN ........................................................................................................ 132
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Prosedur pengamatan fisik teh hitam ........................................ 133
Lampiran 2
Klasifikasi teh hitam ................................................................. 135
Lampiran 3
Teknik pengambilan sampel formal .......................................... 140
Lampiran 4
Kompetensi ahli organoleptik ................................................... 142
Lampiran 5
Rincian penilaian ketampakan teh hitam (Badan Standardisasi Nasional, 2000) ......................................................................... 144
Lampiran 6
Konsep ekstraksi objek ............................................................. 146
Lampiran 7
Konsep parameter ukur ............................................................. 149
Lampiran 8
Jaringan syaraf tiruan propagasi balik....................................... 162
Lampiran 9
Operasi dan atribut perangkat lunak ......................................... 167
Lampiran 10
Algoritma dan kueri perangkat lunak ........................................ 171
Lampiran 11
Hasil uji verifikasi perangkat lunak .......................................... 187
Lampiran 12
Nilai korelasi parameter dasar teh ............................................. 190
Lampiran 13
Daftar parameter terpilih berdasarkan analisis korelasi ............ 199
Lampiran 14
Parameter bantuan untuk pengujian jaringan syaraf tiruan ....... 202
Lampiran 15
Hasil pengujian kecepatan pelatihan sistem pakar .................... 208
Lampiran 16
Hasil pengujian akurasi jaringan syaraf tiruan .......................... 212
xviii
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI
Gambar II-1
Jaringan syaraf tiruan propagasi balik (Encyclopaedia Britannica, Inc., 2000) .............................................................. 12
Gambar II-2
Paradigma Jaringan Syaraf Tiruan (Kristanto, 2004) ............... 14
Gambar II-3
Jaringan syaraf tiruan searah .................................................... 17
Gambar II-4
Perseptron (Artificial Neural Networks, 2007) ........................ 17
Gambar II-5
Adaline ...................................................................................... 18
Gambar II-6
JST Radial ................................................................................. 18
Gambar II-7
Penerapan jaringan Kohonen (Kohonen's Self Organizing Feature Maps, 2008) ................................................................. 19
Gambar II-8
Jaringan Hopfield...................................................................... 20
Gambar II-9
Mesin Boltzmann (Wilson, 2007)............................................. 20
Gambar II-10
Jaringan Elman (Wiki, 2005) .................................................... 22
Gambar II-11
Jaringan Jordan (Rich & Knight, 1991) .................................... 22
Gambar II-12
Jaringan rekuran dengan model mental (Rich & Knight, 1991) 23
Gambar II-13
Jaringan syaraf impulsif (Song, Zhang, & Kaang, 1999) ......... 24
Gambar II-14
Jaringan syaraf dapat kembang (Chandra & Varghese, 2007) . 25
Gambar IV-1
Diagram pembangunan perangkat lunak .................................. 48
Gambar IV-2
Perangkat lunak analisis ........................................................... 50
Gambar IV-3
Perangkat lunak Terapan .......................................................... 51
Gambar IV-4
Arsitektur fungsional sistem ..................................................... 53
Gambar IV-5
Diagram proses keseluruhan ..................................................... 54
Gambar IV-6
Diagram proses treshold ........................................................... 56
Gambar IV-7
Diagram proses interpretasi peta treshold ................................. 57
Gambar IV-8
Diagram proses analisis korelasi parameter.............................. 58
Gambar IV-9
Diagram proses pelatihan jaringan syaraf tiruan ...................... 60
Gambar IV-10
Diagram proses penerapan jaringan syaraf tiruan..................... 61
Gambar IV-11
Kasus guna bagian analisis ....................................................... 62
Gambar IV-12
Kasus guna bagian terapan ....................................................... 62
Gambar IV-13
Kasus Guna A1. Ekstraksi data ................................................ 65
Gambar IV-14
Diagram urutan A1. Ekstraksi data ........................................... 66
xix
Gambar IV-15
Kasus guna A2. Analisis korelasi ............................................. 67
Gambar IV-16
Diagram urutan A2. Analisis korelasi ...................................... 67
Gambar IV-17
Kasus guna A3. Pelatihan sistem pakar .................................... 68
Gambar IV-18
Diagram urutan A3. Pelatihan sistem pakar ............................. 69
Gambar IV-19
Kasus guna T1. Ekstraksi data .................................................. 70
Gambar IV-20
Diagram urutan T1. Ekstraksi data ........................................... 71
Gambar IV-21
Kasus guna T2. Pelatihan sistem pakar .................................... 71
Gambar IV-22
Diagram urutan T2. Pelatihan sistem pakar .............................. 72
Gambar IV-23
Kasus guna T3. penerapan sistem pakar ................................... 73
Gambar IV-24
Diagram urutan T3. Penerapan sistem pakar ............................ 73
Gambar IV-25
Diagram kasus guna keseluruhan ............................................. 74
Gambar IV-26
Struktur Paket Analisis ............................................................. 76
Gambar IV-27
Diagram Kelas A1. Ekstraksi Data ........................................... 77
Gambar IV-28
Diagram urutan tahap perancangan A1. Ekstraksi Data ........... 78
Gambar IV-29
Diagram Kelas A2. Analisis Korelasi ....................................... 79
Gambar IV-30
Diagram urutan tahap perancangan A2. Analisis Korelasi ....... 79
Gambar IV-31
Diagram Kelas A3. Pelatihan sistem pakar .............................. 80
Gambar IV-32
Diagram urutan tahap perancangan A3. Pelatihan sistem pakar .. ................................................................................................. 81
Gambar IV-33
Diagram Kelas T1. Ekstraksi Data ........................................... 82
Gambar IV-34
Diagram urutan tahap perancangan T1. Ekstraksi Data ........... 82
Gambar IV-35
Diagram Kelas T2. Pelatihan sistem pakar ............................... 83
Gambar IV-36
Diagram urutan tahap perancangan T2. Pelatihan Sistem Pakar .. ................................................................................................. 84
Gambar IV-37
Diagram Kelas T3. Penerapan sistem pakar ............................ 85
Gambar IV-38
Diagram urutan tahap perancangan T3. Penerapan Sistem Pakar ................................................................................................. 85
Gambar IV-39
Diagram Kelas Keseluruhan ..................................................... 86
Gambar IV-40
Penjabaran struktur penyimpanan data ..................................... 87
Gambar IV-41
Hubungan antara kelas analisis dan kelas perancangan............ 88
Gambar IV-42
Diagram status kelas antar muka .............................................. 90
Gambar IV-43
Diagram status kelas kontrol .................................................... 90
xx
Gambar IV-44
Diagram status kelas entitas...................................................... 91
Gambar IV-45
Form Ambil Data ...................................................................... 92
Gambar IV-46
Form Latih JST ......................................................................... 92
Gambar IV-47
Form Terapan Sistem Pakar...................................................... 93
Gambar IV-48
Diagram pelepasan sistem ........................................................ 93
Gambar IV-49
FormPembuka ........................................................................... 95
Gambar IV-50
FormAmbilData ........................................................................ 96
Gambar IV-51
FormPelatihanJaringanSyarafTiruan ........................................ 96
Gambar IV-52
FormTerapanAnalisis ............................................................... 97
Gambar V-1
Pengaturan perangkat keras .................................................... 101
Gambar V-2
Skema pengaturan perangkat pengolahan citra ...................... 102
Gambar VI-1
Penilaian mutu teh hitam ........................................................ 115
Gambar 0-1
Peralatan yang diperlukan untuk verifikasi manual................ 134
Gambar 0-2.
Komponen evaluasi rutin mutu teh hitam(Badan Standardisasi Nasional, 2000). ...................................................................... 138
Gambar 0-3
Perbandingan sistem warna HSL dan HSV ............................ 158
Gambar 0-4
Bagan pelatihan jaringan syaraf tiruan propagasi balik .......... 163
Gambar 0-5
Bermacam fungsi aktivasi jaringan syaraf tiruan propagasi balik ................................................................................................ 166
Gambar 0-6
Sampel tumpukan, jst 3-5-1 .................................................... 208
Gambar 0-7
Sampel tumpukan, jt 11-21-1 ................................................. 209
Gambar 0-8
Sampel tumpukan, jst 11-21-5 ................................................ 209
Gambar 0-9
Sampel butiran, jst 3-5-1......................................................... 210
Gambar 0-10
Sampel butiran, jst 11-21-1..................................................... 210
Gambar 0-11
Sampel butiran, jst 11-21-5..................................................... 211
xxi
DAFTAR TABEL
Tabel II-1
Komposisi teh (g per 100 g teh kering) (Beverages Health and Vitality Team, Lipton, Unilever, 2005) ............................................. 8
Tabel III-1 Hipotesa korelasi antara parameter ukur dan parameter pengamatan . ......................................................................................................... 31 Tabel IV-1 Bagian Analisis ................................................................................ 51 Tabel IV-2 Bagian Terapan ................................................................................ 52 Tabel IV-3 Definisi kasus guna .......................................................................... 63 Tabel IV-4 Skenario kasus guna......................................................................... 64 Tabel IV-5 Jenis kelas analisis ........................................................................... 75 Tabel IV-6 Atribut dan metode kelas analisis .................................................... 75 Tabel IV-7 Identifikasi kelas analisis paket ....................................................... 76 Tabel IV-8 Implementasi Kelas.......................................................................... 94 Tabel IV-9 Rencana pengujian ........................................................................... 98 Tabel V-1
Rencana penelitian ......................................................................... 100
Tabel V-2
Pengaturan perangkat pengambilan gambar .................................. 102
Tabel V-3
Sampel teh yang digunakan ........................................................... 103
Tabel VI-1. 10 besar parameter ukur dengan korelasi tertinggi terhadap parameter mutu, pengamatan tumpukan. ....................................... 106 Tabel VI-2. 10 besar parameter ukur dengan korelasi tertinggi terhadap parameter mutu, pengamatan butiran............................................. 106 Tabel VI-3 Akurasi latih (kecepatan pelatihan) dan akurasi terapan sistem .... 112 Tabel 0-1
Elevasi penanaman ........................................................................ 135
Tabel 0-2
Standard ukuran teh ....................................................................... 137
Tabel 0-3
Operasi dan atribut kelas EkstraksiData ........................................ 167
Tabel 0-4
Operasi dan atribut kelas JaringanSyarafTiruan ............................ 167
Tabel 0-5
Operasi dan atribut kelas DaftarParameter .................................... 169
Tabel 0-6
Operasi dan atribut kelas Teh ........................................................ 169
Tabel 0-7
Operasi dan atribut kelas Titik ....................................................... 169
Tabel 0-8
Algoritma treshold ......................................................................... 171
Tabel 0-9
Algoritma penambahan objek ke dalam basis data ........................ 173
xxii
Tabel 0-10 Algoritma pelatihan jaringan syaraf tiruan, bagian propagasi ....... 177 Tabel 0-11 Algoritma pelatihan jaringan syaraf tiruan, bagian perhitungan delta . ....................................................................................................... 178 Tabel 0-12 Algoritma pelatihan jaringan syaraf tiruan, bagian propagasi balik .... ....................................................................................................... 179 Tabel 0-13 Algoritma perhitungan korelasi parameter .................................... 180 Tabel 0-14 Algoritma perhitungan nilai titik ................................................... 181 Tabel 0-15 Algoritma perhitungan parameter ukur fisik ................................. 185 Tabel 0-16 Nilai korelasi parameter standard 1 target kelas mutu pengamatan tumpukan. ...................................................................................... 190 Tabel 0-17 Nilai korelasi parameter standard 5 target kelas mutu pengamatan tumpukan ....................................................................................... 192 Tabel 0-18 Nilai korelasi parameter standard 1 target kelas mutu pengamatan butiran ............................................................................................ 194 Tabel 0-19 Nilai korelasi parameter standard 5 target kelas mutu pengamatan butiran ............................................................................................ 196 Tabel 0-20 Sampel tumpukan, jst 3-5-1 ........................................................... 199 Tabel 0-21 Sampel tumpukan, jst 11-21-1 ....................................................... 199 Tabel 0-22 Sampel tumpukan, jst 11-21-5 ....................................................... 200 Tabel 0-23 Sampel butiran, jst 3-5-1 ................................................................ 200 Tabel 0-24 Sampel butiran, jst 11-21-1 ............................................................ 200 Tabel 0-25 Sampel butiran, jst 11-21-5 ............................................................ 201 Tabel 0-26 Sampel tumpukan, jst 3-5-1, parameter standard .......................... 202 Tabel 0-27 Sampel tumpukan, jst 3-5-1, parameter korelasi buruk ................. 202 Tabel 0-28 Sampel tumpukan, jst 11-21-1, parameter standard ...................... 203 Tabel 0-29 Sampel tumpukan, jst 11-21-1, parameter korelasi buruk ............. 203 Tabel 0-30 Sampel tumpukan, jst 11-21-5, parameter standard ...................... 203 Tabel 0-31 Sampel tumpukan, jst 11-21-5, parameter korelasi buruk ............. 204 Tabel 0-32 Sampel butiran, jst 3-5-1, parameter standard ............................... 205 Tabel 0-33 Sampel butiran, jst 3-5-1, parameter korelasi buruk ...................... 205 Tabel 0-34 Sampel butiran, jst 11-21-1, parameter standard ........................... 205 Tabel 0-35 Sampel butiran, jst 11-21-1, parameter korelasi buruk .................. 205
xxiii
Tabel 0-36 Sampel butiran, jst 11-21-5, parameter standard ........................... 206 Tabel 0-37 Sampel butiran, jst 11-21-5, parameter korelasi buruk .................. 206 Tabel 0-38 Akurasi sampel tumpukan jst 3-5-1 parameter standard ............... 213 Tabel 0-39 Akurasi sampel tumpukan jst 3-5-1 parameter optimal ................. 213 Tabel 0-40 Akurasi sampel tumpukan jst 3-5-1 parameter disoptimal ............ 214 Tabel 0-41 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-1 parameter standard ........... 214 Tabel 0-42 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-1 parameter optimal ............. 214 Tabel 0-43 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-1 parameter disoptimal ........ 215 Tabel 0-44 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-5 parameter standard ........... 215 Tabel 0-45 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-5 parameter optimal ............. 215 Tabel 0-46 Akurasi sampel tumpukan jst 11-21-5 parameter disoptimal ........ 215 Tabel 0-47 Akurasi sampel butiran jst 3-5-1 parameter standard .................... 216 Tabel 0-48 Akurasi sampel butiran jst 3-5-1 parameter optimal ..................... 216 Tabel 0-49 Akurasi sampel butiran jst 3-5-1 parameter disoptimal ................. 216 Tabel 0-50 Akurasi sampel butiran jst 11-21-1 parameter standard ................ 216 Tabel 0-51 Akurasi sampel butiran jst 11-21-1 parameter optimal ................. 217 Tabel 0-52 Akurasi sampel butiran jst 11-21-1 parameter disoptimal ............. 217 Tabel 0-53 Akurasi sampel butiran jst 11-21-5 parameter standard ................ 217 Tabel 0-54 Akurasi sampel butiran jst 11-21-5 parameter optimal ................. 217 Tabel 0-55 Akurasi sampel butiran jst 11-21-5 parameter disoptimal ............. 218
xxiv
DAFTAR PERSAMAAN / ALGORITMA
Persamaan II-1
Koefisien korelasi (Spiegel & Liu, 1999) ................................ 10
Persamaan II-2
Standard deviasi (Spiegel & Liu, 1999)................................... 11
Persamaan 0-1
Definisi gambar...................................................................... 146
Persamaan 0-2
Algoritma penambangan titik ................................................ 146
Persamaan 0-3
Pemberian status titik ............................................................. 147
Persamaan 0-4
Objek merupakan rangkaian titik........................................... 147
Persamaan 0-5
Pemberian status titik ............................................................. 148
Persamaan 0-6
Luas objek .............................................................................. 149
Persamaan 0-7
Pusat massa ............................................................................ 149
Persamaan 0-8
Pusat momen .......................................................................... 150
Persamaan 0-9
Tinggi objek ........................................................................... 150
Persamaan 0-10 Lebar objek ............................................................................ 150 Persamaan 0-11 Panjang objek ......................................................................... 151 Persamaan 0-12 Keliling objek ........................................................................ 151 Persamaan 0-13 Kompleksitas bentuk.............................................................. 151 Persamaan 0-14 Kebulatan ............................................................................... 152 Persamaan 0-15 Nilai warna RGB ................................................................... 153 Persamaan 0-16 Konversi RGB - CMYK ........................................................ 154 Persamaan 0-17 Nilai warna CMYK ................................................................ 154 Persamaan 0-18 Konversi RGB - CIEXYZ...................................................... 155 Persamaan 0-19 Nilai warna CIEXYZ ............................................................. 155 Persamaan 0-20 Konversi RGB - [YUV, YDbDr, YIQ] .................................. 156 Persamaan 0-21 Nilai warna YUV, YDbDr, YIQ ............................................ 157 Persamaan 0-22 Konversi RGB - [HSV, HSL] ................................................ 160 Persamaan 0-23 Nilai warna HSV, HSL .......................................................... 161 Persamaan 0-24 Contoh parameter perbandingan ............................................ 161
xxv
