TESIS
PENGENALAN AKSARA BALI MENGGUNAKAN METODE ZONING DAN KNN
I WAYAN AGUS SURYA DARMA
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
TESIS
PENGENALAN AKSARA BALI MENGGUNAKAN METODE ZONING DAN KNN
I WAYAN AGUS SURYA DARMA NIM 1291761004
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
PENGENALAN AKSARA BALI MENGGUNAKAN METODE ZONING DAN KNN
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Teknik Elektro, Program Pascasarjana Universitas Udayana
I WAYAN AGUS SURYA DARMA NIM 1291761004
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii
Lembar Pengesahan
TESIS TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 11 AGUSTUS 2015
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof. Dr. IKG Darma Putra, S.Kom., M.T.
Dr. Ir. Made Sudarma, M.A., Sc.
NIP. 19740424 199903 1 003
NIP. 19651231 199303 1 189
Mengetahui
Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Prof. Ir. Ida Ayu Dwi Giriantari,M.Eng.Sc.,Ph.D
Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi,
Sp.S(K) NIP. 19651231 199103 2 001
NIP. 19590215 198510 2 001
iii
Tesis ini Telah Diuji pada Pada Tanggal 4 Agustus 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No.: 2406/UN14.4/HK/2015, Tanggal 3 Agustus 2015
Panitia Penguji Usulan Tesis adalah Ketua Anggota
: Prof. Dr. IKG Darma Putra, S.Kom., M.T. : 1. Dr. Ir. I Made Sudarma, M.A.Sc. 2. Prof. Ir. I. A. Dwi Giriantari, M.Eng.Sc., Ph.D. 3. Ir. Linawati, M.Eng.Sc., Ph.D. 4. NMAE Dewi Wirastuti, S.T., M.Sc., Ph.D.
iv
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA PROGRAM PASCASARJANA PROGRAM MAGISTER TEKNIK ELEKTRO Alamat: Sekretariat Pascasarjana Universitas Udayana, Jl. Panglima Sudirman Denpasar, Bali
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Nama
: I Wayan Agus Surya Darma
Nim
: 1291761004
Program Studi
: Teknik Elektro
Judul
: Pengenalan Aksara Bali Menggunakan Metode Zoning dan KNN
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat. Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undang yang berlaku.
Denpasar, 11 Agustus 2015
Yang membuat pernyataan
I Wayan Agus Surya Darma v
UCAPAN TERIMAKASIH Segenap puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa sebagai sumber dari segala sumber pengetahuan, karena atas Asung Kertha Wara NugrahaNya tesis yang berjudul “PENGENALAN AKSARA BALI MENGGUNAKAN METODE ZONING DAN KNN” ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada Bapak Prof. Dr. I Ketut Gede Darma Putra, S.Kom., M.T., selaku dosen pembimbing I yang telah banyak membantu dalam memberikan ide, saran, motivasi, bimbingan selama perkuliahan dan pengerjaan tesis ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Made Sudarma, M.A.Sc., selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memotivasi dan membimbing selama perkuliahan dan pengerjaan tesis ini. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. I Ketut Suastika, Sp.PDKEMD. atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ibu Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K)., sebagai Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana. Ibu Prof. Ir. Ida Ayu Dwi Giriantari, M.Eng.Sc., Ph.D., sebagai Ketua Program Magister Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana dan juga sebagai penguji tesis yang telah banyak memberikan masukan. Terimakasih pula penulis sampaikan kepada Ir. Linawati, M.Eng.Sc., Ph.D., dan Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, S.T., M.Sc., Ph.D.selaku penguji tesis yang memberikan banyak saran dan masukan dalam penelitian tesis ini. Bapak dan Ibu Dosen di Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana yang sudah mendidik selama perkuliahan. Seluruh staf pengelola Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah melayani administrasi selama menjadi mahasiswa. Ayah, Ibu, dan saudara-saudara penulis yang selalu memberikan dorongan moril maupun materiil. Istri penulis yang sekaligus teman seperjuangan di S2 MSIK yang telah banyak membantu dalam menjalani perkuliahan. Bapak mertua, Ibu Mertua, dan seluruh keluargaku yang selalu memberikan motivasi dan semangat untuk menyelesaikan studi. Teman-teman seperjuangan di S2 MSIK yang selalu memberikan semangat dalam perkuliahan. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada seluruh pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis. Penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi semua orang. Agustus , 2015
Penulis
vi
ABSTRAK
Pengenalan karakter Aksara Bali merupakan suatu teknik untuk melakukan pengenalan terhadap pola atau fitur yang dimiliki oleh karakter Aksara Bali. Pola atau fitur karakter Aksara Bali diperoleh dengan melakukan proses ekstraksi fitur. Aksara Bali yang digunakan pada penelitian ini adalah Aksara Bali tulisan tangan. Ekstraksi fitur dilakukan dengan mencari fitur semantik dan fitur arah yang terdapat pada karakter Aksara Bali. Fitur semantik dan fitur arah diperoleh dengan mengimplentasikan metode zoning, yaitu dengan membagi citra karakter Aksara Bali menjadi beberapa bagian. Proses pelatihan dilakukan pada fitur yang telah dihasilkan untuk membentuk model data latih yang akan digunakan pada proses pengenalan. Proses pengenalan menggunakan metode K Nearest Neighbor terhadap 81 Aksara Bali tulisan tangan. Proses pengenalan dilakukan dengan membandingkan fitur citra uji dengan model data latih. Hasil pengujian sistem pengenalan ini dengan parameter K=3 dan acuan=10 memberikan persentase keberhasilan tertinggi sebesar 97,53%. Pengujian juga dilakukan pada Aksara Wisah parameter K=3 dan acuan=20 yang menghasilkan persentase keberhasilan sebesar 96,30% dan berhasil mengenali semua Aksara Wisah yang diuji.
Kata Kunci: Pengenalan karakter, Aksara Bali, Tulisan Tangan, Ekstraksi Fitur, Zoning, K Nearest Neighbor.
vii
ABSTRACT
Balinese character recognition is a technique to recognize feature or pattern of Balinese character. Feature of Balinese character is generated through feature extraction process. This research use handwritten Balinese character. Feature extraction is a process to obtain the feature of character. In this research, feature extraction process generated semantic and direction feature of handwritten Balinese character. Semantic and direction feature is generated using zoning method. The image of Balinese character is divided into some region. Data model is created from the feature of Balinese character through training process. Recognition is using K Nearest Neighbor algorithm to recognize 81 handwritten Balinese character. The feature of balinese character images tester are compared with reference features. Result of the recognition system with K=3 and reference=10 is achieved a success rate of 97,53%. The recognition system is tested again with K=3 and reference=20 on Wisah character, this test achieved a success rate of 96,30% and success to recognize all the tested Wisah character.
Keywords: Character Recognition, Balinese Character, Handwritten, Feature Extraction, Zoning, K Nearest Neighbor.
viii
DAFTAR ISI
SAMPUL DALAM ............................................................................................... i Halaman Prasyarat Gelar Magister ....................................................................... ii Halaman Pengesahan Pembimbing Tesis.............................................................. iii Halaman Penetapan Panitia Penguji Tesis ............................................................ iv Surat Pernyataan Pernyataan Bebas Plagiat .......................................................... v Ucapan Terimakasih.............................................................................................. vi ABSTRAK ..................................................................................................................... vii ABSTRACT .......................................................................................................... viii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 4 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 4 1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 4 1.5 Ruang Lingkup Penelitian ............................................................................... 5 1.6 Keaslian Penelitian .......................................................................................... 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA .............................................................................. 7 2.1 State of the Art Review .................................................................................... 7 2.1.1 Penelitian Terkait Pengenalan Karakter Tulisan Tangan ............................. 7 2.1.2 Penelitian Terkait Ekstraksi Fitur ................................................................ 8 2.1.3 Penelitian Terkait Metode Zoning ............................................................... 8 2.1.4 Penelitian Terkait Klasifikasi KNN ............................................................. 9 2.2 Aksara Bali ...................................................................................................... 9 ix
2.3 Naskah Lontar ................................................................................................. 12 2.3.1 Lontar Berdasarkan Rupa Lontar ................................................................. 12 2.3.2 Lontar Berdasarkan Kesusastraan ................................................................ 13 2.3.3 Lontar Berdasarkan Ciri Fisik ..................................................................... 15 2.4 Ekstraksi Fitur ................................................................................................. 17 2.5 Klasifikasi KNN .............................................................................................. 19
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 26 3.1 Data Citra Aksara Bali .................................................................................... 26 3.2 Rancangan Sistem Pengenalan Aksara Bali .................................................... 26 3.2.1 Preprocessing ............................................................................................... 27 3.2.2 Segmentasi Aksara Bali ............................................................................... 29 3.3 Tahap Pengenalan Aksara Bali ....................................................................... 30 3.3.1 Input Citra ................................................................................................... 31 3.3.2 Ekstraksi Fitur .............................................................................................. 31 3.4 Klasifikasi ....................................................................................................... 41 3.5 Rancangan Antarmuka Sistem ........................................................................ 42 3.6 Pengujian Sistem Ekstraksi Fitur Aksara Bali ................................................ 45 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 46 4.1 Hasil ................................................................................................................ 46 4.1.1 Gambaran Umum Hasil Penelitian............................................................... 46 4.2 Pembahasan ..................................................................................................... 54 4.2.1 Pelatihan Aksara Bali ................................................................................... 54 4.2.2 Pengenalan Aksara Bali ............................................................................... 64 4.3 Pengujian Sistem ............................................................................................ 69 4.4 Analisis Hasil Pengenalan ............................................................................... 93 BAB V PENUTUP ............................................................................................... 97 x
5.1 Simpulan ......................................................................................................... 97 5.2 Saran ................................................................................................................ 98
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fitur Geometri ....................................................................................... 18 Tabel 2.2 Klasifikasi Data ..................................................................................... 21 Tabel 2.3 Pengelompokan Jarak euclidean terkecil .............................................. 24 Tabel 2.4 Klasifikasi KNN .................................................................................... 24 Tabel 3.1 Nilai Label dan Arah pada Fitur Arah .................................................. 31 Tabel 3.2 Hasil Fitur Arah .................................................................................... 33 Tabel 3.3 Hasil Fitur semantik .............................................................................. 41 Tabel 4.1 Jenis Fitur .............................................................................................. 48 Tabel 4.2 Fitur Aksara Bali .................................................................................. 49 Tabel 4.3 Fitur titik henti pada aksara “KA” ........................................................ 50 Tabel 4.4 Fitur Arah Pada Aksara Bali “KA” ....................................................... 53 Tabel 4.5 Fitur Arah Aksara Bali .......................................................................... 55 Tabel 4.6 Keterangan Fitur Arah .......................................................................... 59 Tabel 4.7 Fitur Sematik Aksara Bali ..................................................................... 59 Tabel 4.8 Keterangan Fitur Semantik ................................................................... 63 Tabel 4.9 Fitur Aksara “Ka (1)” ............................................................................ 65 Tabel 4.10 Fitur Aksara “Ka (2)” .......................................................................... 66 Tabel 4.11 Hasil Pengenalan ................................................................................. 68 Tabel 4.12 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=1 dan Reference=5 .......................................................................................................... 70 Tabel 4.13 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=2 dan Reference=5 .......................................................................................................... 71 Tabel 4.14 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=3 dan Reference=5 .......................................................................................................... 73 Tabel 4.15 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=4 dan Reference=5 .......................................................................................................... 74 xii
Tabel 4.16 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=5 dan Reference=5 .......................................................................................................... 76 Tabel 4.17 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=6 dan Reference=5 .......................................................................................................... 77 Tabel 4.18 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=7 dan Reference=5 .......................................................................................................... 79 Tabel 4.19 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=8 dan Reference=5 .......................................................................................................... 80 Tabel 4.20 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=9 dan Reference=5 .......................................................................................................... 82 Tabel 4.21 Hasil Pengujian Pengenalan Aksara Bali dengan Parameter K=10 dan Reference=5 .......................................................................................................... 83 Tabel 4.22 Hasil Pengujian I ................................................................................. 85 Tabel 4.23 Hasil Pengujian II................................................................................ 87 Tabel 4.24 Hasil Pengujian III .............................................................................. 88 Tabel 4.25 Pengujian dengan jumlah acuan=10 ................................................... 89 Tabel 4.26 Hasil Pengujian pada Aksara Bali Cetak ............................................ 91 Tabel 4.27 Hasil Pengujian Parameter K=3 dan Refference=20 .......................... 93
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Aksara Bali yang ditulis pada Lontar ................................................ 2 Gambar 1.2 Diagram Fishbone Penelitian ............................................................ 6 Gambar 2.1 Lontar Prasi ....................................................................................... 12 Gambar 2.2 Lontar Pipil........................................................................................ 15 Gambar 2.3 Lontar Embat-embatan ...................................................................... 16 Gambar 2.4 Lontar Kropakan ............................................................................... 17 Gambar 3.1 citra aksara ha hasil segmentasi ........................................................ 26 Gambar 3.2 citra Aksara Bali hasil segmentasi .................................................... 26 Gambar 3.3 Diagram Penelitian Pengenalan Aksara ............................................ 27 Gambar 3.4 Gambaran umum pengenalan karakter citra Aksara Bali.................. 30 Gambar 3.5 Proses pembentukan nilai .................................................................. 33 Gambar 3.6 informasi semantik pada karakter tulisan Bali .................................. 34 Gambar 3.6 Ketetanggaan sebuah karakter .......................................................... 35 Gambar 3.7 Contoh penyelesaian algoritma titik henti ......................................... 36 Gambar 3.8 Pencarian awal lintasan pada karakter. ............................................. 36 Gambar 3.9 fitur Loop pada karakter “Ka” .......................................................... 37 Gambar 3.10 fitur panjang dan lebar Aksara “Ba” ............................................... 38 Gambar 3.11 Pencarian awal garis horizontal....................................................... 38 Gambar 3.12 Fitur jumlah garis horisontal ........................................................... 39 Gambar 3.13 Pencarian awal garis vertikal........................................................... 39 Gambar 3.14 fitur jumlah garis vertikal ................................................................ 40 Gambar 3.15 Rancangan Antarmuka Menu Pengenalan ..................................... 42 Gambar 3.16 Rancangan menu training data ........................................................ 43 Gambar 4.1 Gambaran umum hasil penelitian ...................................................... 46 Gambar 4.2 Menu Pelatihan Data ......................................................................... 47 xiv
Gambar 4.3 Data Latih .......................................................................................... 48 Gambar 4.4 Titik henti pada Aksara Bali “KA” ................................................... 50 Gambar 4.5 Loop pada Aksara Bali “KA”............................................................ 51 Gambar 4.6 Panjang dan Lebar Karakter Aksara Bali “KA”................................ 51 Gambar 4.7 Garis Vertikal Pada Aksara Bali “KA” ............................................. 52 Gambar 4.8 Garis Horizontal Pada Aksara Bali “KA” ......................................... 52 Gambar 4.9 Fitur Arah Pada Aksara Bali “KA” ................................................... 52 Gambar 4.10 Hasil pengenalan ............................................................................. 54 Gambar 4.11 Citra Aksara diubah menjadi ukuran satu piksel ............................. 64 Gambar 4.12 Hasil Fitur Aksara “Ka (1)” ............................................................ 66 Gambar 4.13 Hasil Fitur Aksara “Ka (2)” ............................................................ 67 Gambar 4.14 Grafik Persentase Pengenalan ......................................................... 86 Gambar 4.15 Grafik Persentase Pengenalan ......................................................... 87 Gambar 4.16 Grafik Persentase Pengenalan ......................................................... 88 Gambar 4.17 Grafik persentase pengenalan berdasarkan reference yang digunakan. ............................................................................................................. 95
xv
