Perancangan Sistem Aplikasi Terhadap Penentuan Tulang Osteoporosis Pada Citra X-Ray Tulang Paha Dengan Thresholding Metode Otsu

Kumpulan jurnaL Ilmu Komputer (KLIK) Volume 02, No.02 September 2015 ISSN: 2406-7857

Perancangan Sistem Aplikasi Terhadap Penentuan Tulang Osteoporosis Pada Citra X-Ray Tulang Paha Dengan Thresholding Metode Otsu Muhammad Angga Wiratama1, M. Reza Faisal 2, Radityo Adi Nugroho3 1,2,3Prodi Ilmu Komputer FMIPA UNLAM Jl. A. Yani Km 36 Banjarbaru, Kalimantan selatan 1Email: [email protected] Abstract Femur has a function to support the upper body that causes the femur can be affected by osteoporosis due to its function , it is supported by singh index rating system that has a grade each - each seeing femur bone affected by osteoporosis or normal bone. This study aimed to test the Otsu thresholding method for determining the femur bone osteoporosis and Singh index , the results of the study showed the percentage of correctness of 80 % to determine osteoporotic bone but getting the 31 % to determine the index singh, so the Otsu thresholding method can be concluded successfully to determine the femur bone osteoporosis but did not succeed in determining the index singh. Keywords: Thresholding, Otsu, indeks singh.

Abstrak Tulang paha memiliki fungsi untuk menyokong tubuh bagian atas yang menyebabkan tulang paha dapat terkena osteoporosis karena fungsinya, hal ini didukung oleh sistem pemeringkatan indeks singh yang memiliki grade masing masing melihat tulang paha yang terkena tulang osteoporosis atau tulang normal. Penelitian ini bertujuan untuk menguji thresholding metode otsu untuk menentukan tulang paha yang terkena osteoporosis dan indeks singh , dari hasil penelitian didapatkan hasil presentase kebenaran sebesar 80% untuk menentukan tulang osteoporosis tetapi mendapatkan hasil 31% untuk menentukan indeks singhnya, sehingga thresholding metode otsu dapat disimpulkan berhasil untuk menentukan tulang paha terkena osteoporosis akan tetapi tidak berhasil dalam menentukan indeks singh. Kata kunci : Thresholding , Otsu , indeks singh.

Penentuan Osteoporosis Tulang Paha Dengan Thresholding Metode Otsu (M. Angga W)| 75


1.

PENDAHULUAN Pada penelitian ini, data yang digunakan yaitu tulang fremur/tulang paha yang berfungsi sebagai pemberi dukungan kepada seluruh bagian tubuh, salah satu dari beberapa tulang yang memainkan peran dalam hal berjalan, berlari dan melompat sehingga diasumsikan bahwa dengan fungsi tulang paha ialah maka kemungkinan terjadinya osteoporosis lebih besar. Indeks Singh memiliki grade / tingkatan dimana untuk setiap grade memiliki perubahan kontur tulang yang berbeda , tulang ini memiliki pola tertentu yang menunjukkan apakah seseorang mempunyai arsitektur tulang fremur yang sehat atau sudah menurun kualitasnya sehingga dapat menjadi indikasi terjadinya osteoporosis atau tidak [6]. Analisis dengan memanfaatkan thresholding metode otsu terhadap citra xray tulang osteoporosis telah dilakukan oleh beberapa peneliti dimana hasil dari metode otsu mencari nilai ambang yang telah dihitung dengan analisis diskriminan untuk mendapatkan nilai ambang terbaik, setelah itu thresholding mengeksekusi nilai ambang tersebut untuk membagi citra kedalam daerah hitam dan daerah putih dengan tujuan untuk dilakukan perhitungan jumlah piksel [1]. Sehingga diharapkan metode ini dapat digunakan untuk menentukan tulang normal dan tulang osteoporosis dengan indeks singh masing – masing. 2.

METODE PENELITIAN

2.1

Perencanaan

Tahap ini menyangkut studi kebutuhan pengguna baik secara teknis maupun secara teknologi, penjadwalan waktu untuk pengembangan suatu proyek sistem informasi atau perangkat lunak. 2.2

Pengumpulan Data

Mempelajari data atau informasi yang sebelumnya sudah dimiliki, jika tidak sesuai dengan yang diharapkan dalam pembuatan sistem maka data tersebut akan dikembangkan lagi sesuai dengan tujuan akhir pembuatan aplikasi. 2.3

Perancangan

Pada tahap ini akan dilakukan perancangan sistem berdasarkan dari hasil wawancara dan studi kepustakaan. Perancangan yang dilakukan meliputi desain sistem, desain antarmuka, serta desain database. 2.4

Implementasi

Hasil rancangan yang telah dihasilkan akan diimplementasikan menjadi sebuah aplikasi sistem analisis osteoporosis pada citra x-ray tulang paha menggunakan thresholding metode otsu.



DATA BANDING

PROSES CROPPING

PROSES EKUALISIASI

PROSES OTSU

PROSES THRESHOLDING

PROSES DATA PENGETAHUAN

Gambar 1. Proses data pengetahuan [1]

DATA UJI

PROSES CROPPING

PROSES EKUALISIASI

PROSES OTSU

PROSES THRESHOLDING

PROSES PENGECEKAN DENGAN DATA PENGETAHUAN

Gambar 2. Proses pengecekan citra [1] 2.5

Uji Coba

Hasil implementasi akan di uji coba menjadi sebuah aplikasi sistem analisis osteoporosis pada citra x-ray tulang paha menggunakan thresholding metode otsu. Black box dan hasil output aplikasi yang dihitung presentase kebenarannya. 2.6

Pemeliharaan dan Perawatan

Tahap dimana dimulai melakukan pengoperasian sistem, jika diperlukan melakukan perbaikan kecil atas kesalahan yang ada.



3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1

Analisis Masukan dan Keluaran

Data yang digunakan pada analisis masukan yaitu proses data pengetahuan adalah data citra digital berskala grayscale yang diambil menggunakan x-ray berformat bitmap. Data yang diinput pada proses data pengetahuan adalah nilai untuk menentukan batas tulang osteoporosis dan batas indeks singh tulang. Sedangkan pada analisis keluaran yaitu proses pengecekan citra didapat batas nilai setup dan batas atas indeks singh yang digunakan, Sedangkan hasil keluaran pada proses pengecekan citra adalah berupa hasil analisis citra tulang dengan indikasi terkena osteoporosis atau tidak terkena dengan indeks singh masing – masing. 3.2

Analisis Proses

Analisis proses bertujuan untuk menganalisis proses apa saja yang bisa dilakukan oleh aktor terhadap sistem. Analisis proses dari sistem ini menggunakan Use Case Diagram yaitu seperti berikut:

mengambil gambar

<<extends>> user

menginput data banding

Gambar 3. Use Case Diagram Data Pengetahuan Use Case data pengetahuan menjelaskan interaksi antara user dengan aplikasi dalam hal penginputan data banding dimana user apabila ingin menginput data banding dengan melakukan ambil gambar terlebih dahulu.

mengambil gambar

<<extends>> user

melakukan proses pengecekan citra

Gambar 4. Use Case Diagram Proses Pengecekan Citra Use Case proses pengecekan citra menjelaskan interaksi antara user dengan aplikasi untuk melakukan analisa terhadap citra yang diinput dengan mengambil gambar terlebih dahulu.



3.3

Perancangan Proses

Perancangan proses menggunakan Activity Diagram yang bertujuan untuk mengetahui jalur aktivitas pada sistem. Berikut ini merupakan perancangan proses dari sistem dengan menggunakan Activity Diagram seperti pada gambar berikut: Use r

Si ste m

p ro se s cro p p i n g

am bi l gam bar

h i sto g ra m e ki l i si a si p ro se s p e n e n tu a n ROI

p ro se s o tsu m engi nput d a ta p e n g e ta h u a n p ro se s T h re sh o l d i n g

m e n a m p i l ka n cItra

m e m a su ka n n i l a i se tu p a ta u b a ta s a ta s i n d e ks si n g h ya n g b a ru

si m p a n ke ta b e l tse tu p

Gambar 5. Activity Diagram Data Pengetahuan u se r

si ste m

p ro se s cro p p i n g

am bi l gam bar h i sto g ra m e ki l i si a si

p ro se s p e n e n tu a n ROI

p ro se s o tsu

p ro se s T h re sh o l d i n g

m e n a m p i l ka n ci tra

m e m b a n d i n g ka n p re se n ta se tu l a n g ke d a l a m se tu p

sta tu s tu l a n g

Gambar 6. Activity Diagram Proses Pengecekan Citra



3.4

Perancangan Database Perancangan database dengan menggunakan ERD (Entitas Relationship Diagram) untuk menggambarkan hubungan antar entitas. Perancangan basis data terdiri dari beberapa model data, yaitu ERD dan Physical Data Model. a. ERD (Entitas Relationship Diagram) pikselhitam pikselputih

threshold

Kodegambar

tlogin

gambar

totsu

pass

idlogin

indexsingh presentase

klasifikasi

n

idsetup

user

Memiliki menyimpan

batas4

batas3

1

nilai setup

tsetup

idsetup

1

batas5

batas2

Memiliki mel engkapi 1

indexsingh

n

Kodegambar1

ttest

idsetup presentase

klasifikasi gambar

threshold

Gambar 7. ERD

b. Physical Data Model totsu kodegambar idsetup gambar presentase threshold klasifikasi indekssingh pikselputih pikselhitam ...

char(5) double longblob double integer char(12) integer integer integer

tlogin idlogin integer user varchar(25) pass varchar(25) ...

tsetup idsetup setup batas2 batas3 batas4 batas5 ...

ttest

double double float float float float

kodegambar1 idsetup gambar indekssingh threshold presentase klasifikasi ...

char(5) double longblob integer integer double char(12)

Gambar 8. Physical Data Model 3.5

Implementasi

Implementasi merupakan tindak lanjut dari perancangan user interface yang telah dibuat pada tahap sebelumnya. Pada penelitian ini, implementasi dilakukan menggunakan bahasa pemrograman delphi 7.



a. Login

Gambar 9. Form Login [1] Login digunakan sebagai inisiasi awal untuk memasuki halaman utama aplikasi yang digunakan dengan tujuan untuk membatasi tiap user yang masuk, dengan nama user dan kata sandi tertentu. b. Data Pengetahuan

Gambar 10. Form Data Pengetahuan [1] Pada proses data pengetahuan menggunakan data banding yang dilakukan penginputan data untuk dijadikan sebagai nilai acuan dalam menentukan tulang paha yang terkena osteoporosis atau tidak terkena, dengan indeks singh masing – masing. Untuk menentukan tulang terkena osteoporosis atau tidak digunakan nilai rata – rata dari tulang osteoporosis sebagai nilai acuan [2] sedangkan indeks singh menggunakan batas atas dari range citra tiap indeks singh.



c. Setup

Gambar 11. Form setup [1] Form ini digunakan untuk menjadi nilai batas klasifikasi status tulang femur apakah terkena tulang normal atau tulang osteoporosis dan nilai batas indeks singh masing – masing. d. Proses Pengecekan Citra

Gambar 12. Form Pengecekan Citra [1] Proses pengecekan citra melakukan analisis citra inputan melalui penentuan daerah Region Of Interest agar dapat fokus terhadap daerah yang diinginkan [5] kemudian citra dilakukan proses cropping untuk dilakukan ekualisasi citra, proses ini dapat dilihat pada histogram citra yang memeperlihatkan sebaran derajat keabuan pada citra sebelum sesudah dilakukan ekualisasi sehingga didapat citra ekualisasi, baru setelah itu citra hasil ekualisasi dilakukan perhitungan thresholding metode otsu untuk mendapatkan jumlah piksel hitam dan jumlah piksel putih berdasarkan nilai ambang yang terbaik berdasarkan analisis diskriminan [4]. Output citra hasil yang dihasilkan



yaitu berupa citra biner yang telah memiliki klasifikasi tulang dan jenis indeks singh masing – masing. 3.6

Uji Coba dan Evaluasi

Tahap uji coba menggunakan analisis black box yang dilakukan dengan cara memberikan input yang valid dan non valid ke sistem dengan beberapa kondisi tertentu untuk mengetahui apakah sistem dapat tetap berjalan dan apakah output yang dihasilkan sudah sesuai dengan harapan atau tidak [3]. Adapun uji coba yang dilakukan sebagai berikut: a. Uji coba form login b. Uji coba form data pengetahuan c. Uji coba form setup d. Uji coba form pengecekan citra Pada tahap uji coba form pengecekan citra menggunakan data tulang normal sebanyak 10 citra , data tulang osteoporosis sebanyak 15 citra , data tulang indeks singh 2 sebanyak 1 citra , data tulang indeks singh 3 sebanyak 1 citra , data tulang indeks singh 4 sebanyak 4 citra dan tulang indeks singh 5 sebanyak 6 citra. Hasil dari uji coba form tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 1. Hasil Uji Coba Form Pengecekan Citra Klasifikasi Tulang Osteoporosis dan Tulang Normal [1]. Kode gambar

Presentase

Klasifikasi menurut data banding

B0001 B0002 B0003 B0004 B0005 B0006 B0007 B0008 B0009 B0010 B0011 B0012 B0013 B0014 B0015 B0016 B0017 B0018 B0019 B0020 B0021 B0022 B0023

50,07 51,42 49,85 47,99 50,85 53,68 50,6 50,57 50,34 49,61 50,83 50,12 55,95 47,06 45,61 53,12 49,71 52,2 50,82 50,74 51,5 51,3 51,37

Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Normal Normal Normal Normal Normal Normal

Hasil klasifkasi form pengecekan citra Osteoporosis Normal Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Normal Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Osteoporosis Normal Osteoporosis Osteoporosis Normal Osteoporosis Normal Osteoporosis Osteoporosis Normal Normal Normal

Hasil Kebenaran Benar Salah Benar Benar Benar Salah Benar Benar Benar Benar Benar Benar Salah Benar Benar Salah Benar Benar Salah Salah Benar Benar Benar



Kode gambar

Presentase

Klasifikasi menurut data banding

B0024 B0025 B0026 B0027 B0028 B0029 B0030 B0031 B0032 B0033 B0034 B0035 B0036 B0037 B0038 B0039 B0040 B0041

52,35 51,22 56,94 57,13 58,13 51,76 52,67 51,9 51,83 55,75 51,56 51,91 53,12 53,1 50,6 53,2 51,38 46,83

Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal

Hasil klasifkasi form pengecekan citra Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Osteoporosis Normal Normal Osteoporosis

Hasil Kebenaran Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Benar Salah Benar Benar Salah

Dari hasil uji coba yang dimiliki menurut tabel 1, hasil uji benar berjumlah 33 macam sedangkan data yang memiliki status uji tidak benar berjumlah 8 macam dan untuk melakukan perhitungan keakuratan aplikasi menggunakan rumus [2] : Data yang benar 33 Akurasi = x 100% = x 100% = 80 % Jumlah data uji 41 Tabel 2. Hasil Uji Coba Form Pengecekan Citra Klasifikasi Tulang Indeks Singh [1].

B0001 B0002

Indeks singh menurut data banding 2 3

50,07 51,42

Hasil Indeks singh form pengecekan citra 2 3

B0018 B0019

4 4

52,2 50,82

4 2

Benar Salah

B0020 B0021

4 4

50,74 51,5

2 3

Salah Salah

B0022 B0023

4 4

51,3 51,37

2 3

Salah Salah

B0024 B0025

4 4

52,35 51,22

4 2

Benar Salah

B0026 B0027

5 5

56,94 57,13

6 6

Salah Salah

Kode gambar

Presentase

Hasil uji coba Benar Benar



B0028

Indeks singh menurut data banding 5

B0029 B0030 B0031

Kode gambar

58,13

Hasil Indeks singh form pengecekan citra 6

5 5

51,76 52,67

6 5

Salah Benar

5

51,9

3

Salah

Presentase

Hasil uji coba Salah

Dari hasil uji coba menurut tabel 2, hasil uji benar berjumlah 5 macam sedangkan data yang memiliki status uji tidak benar berjumlah 11 macam dan untuk melakukan perhitungan keakuratan aplikasi menggunakan rumus [2]: Data yang benar 5 Akurasi = x 100% = x 100% = 31 % Jumlah data uji 16 3.7

Pembahasan

Tabel dibawah mendeskripsikan range data klasifikasi tulang , batas atas indeks singh berdasarkan data banding yang dimiliki. Tabel 3. Tabel range data klasifikasi tulang dan batas atas indeks singh indeks singh

range data pengetahuan

2

51,05 – 51,36

3

49,25 – 52,01

4 5

50,5 – 52,48 50,68 – 54,08

klasifikasi tulang osteoporosis tulang osteoporosis tulang normal tulang normal

batas atas indeks singh

jumlah data

51,36

2

52,01

9

52,48 54,08

20 10

Apabila kita melihat pada tabel 3 terdeskripsi bahwa range data tulang osteoporosis yaitu 49,25 – 52,01 dengan indeks singh 2 hingga indeks singh 3 dan untuk range data tulang normal pada indeks singh 4 hingga indeks 5 dengan range data 50,5 – 54,08. Sehingga untuk menentukan klasifikasi tulang normal dan tulang osteoporosis menggunakan nilai setup yang dihitung melalui rata - rata dari range tulang osteoporosis sebesar 51,06 seperti pada tabel 3, jadi apabila presentase tulang melebihi nilai setup 51,06 maka tulang normal dan apabila presentase dibawah nilai setup 51,06 maka tulang osteoporosis dari nilai setup tersebut didapat akurasi aplikasi untuk menentukan tulang osteoporosis dan tulang normal sebesar 80%. Kemudian range data minimum dan batas maksimum yang berpotongan antara grade 3 hingga grade 5, diantaranya range nilai indeks 2 49,25 – 52,01 , indeks singh 4 memiliki range nilai 50,5 – 52,48 dan range nilai indeks singh 5 sebesar 50,68 – 54,08 hal ini yang menyebabkan sulit untuk menentukan batas tiap – tiap indeks singh yang dimiliki dengan otsu thresholding. Akan tetapi pada penelitian ini dicoba menggunakan batas atas tiap indeks singh yang telah didapat



melalui proses data pengetahuan setelah sebelumnya dilakukan perhitungan yang lain menggunakan nila tengah dan rata – rata tiap indeks singh. Sehingga didapat akurasi aplikasi sebesar 31% untuk menentukan tulang indeks singh ,dari hasil tersebut bisa disimpulkan bahwa dalam penelitian ini thresholding metode otsu kurang tepat untuk menentukan grade indeks singh tiap citra yang diinput. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh kurangnya data citra yang dimiliki seperti data yang dimiliki untuk grade indeks singh tidak merata, semisal untuk data banding grade indeks singh 2 hanya berjumlah 2 data sedangkan data grade indeks singh 4 berjumlah 18 data citra. 4. KESIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah : a. Thresholding metode otsu dalam pengimplementasiannya untuk menentukan tulang osteoporosis mendapatkan hasil akurasi aplikasi sebesar 80 %. b. Hasil implementasi thresholding metode otsu gagal untuk digunakan terhadap penentuan indeks singh, karena prosentase akurasi aplikasi sebesar 31%, hal ini dikarenakan sebaran data citra yang dimiliki kurang merata. c. Thresholding metode otsu dapat digunakan untuk menentukan klasifikasi citra digital tulang femur akan tetapi thresholding metode otsu kurang tepat digunakan untuk menentukan indeks singh citra digital tulang femur.



DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Wiratama, M. Angga, Analisis Osteoporosis Pada Citra X-Ray Tulang Paha Menggunakan Thresholding Metode Otsu,Banjarbaru, Hal 1 – 67, 2015. Cahyaningsih, S, 2010, Deteksi osteoporosis dengan tresholding Metode otsu pada citra x-ray tulang rahang, Malang: Jurusan Fisikan Fakultas Sains dan Teknologi UIN. Dondeti, Jagruthi dan Nindra, Srinivas, 2012, Black Box And White Box Testing. International Journal of Embedded Systems and Applications, Vol 2. No. 2. Gonzalez, R.C dan Woods, R.E. 2004, Digital Image Processing Second Edition, New Jersey: Prentice Hall. Munir, R, 2004, Pengolahan citra digital dengan pendekatan algoritimik. bandung: Informatika. Salamat, M. R, 2010, Comparison of Singh index accuracy and dual energy X-ray absorptiometry bone mineral density measurement for evaluating osteoporosis, Iran: Departement of Medical Physics and Medical Engineering.


Perancangan Sistem Aplikasi Terhadap Penentuan Tulang Osteoporosis Pada Citra X-Ray Tulang Paha Dengan Thresholding Metode Otsu

Recommend Documents