Pengenalan Pola Huruf Hijaiyah Menggunakan Support Vector Machine (SVM)
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengenalan pola (pattern recognition) merupakan disiplin ilmu yang mengklasifikasikan
objek dalam banyak kategori atau kelas. Pengenalan pola juga merupakan bagian penting
dalam banyak sistem cerdas yang dibangun untuk membantu dalam pengambilan
keputusan (Theodoridis & Koutroumbas 2008).
Optical Character Recognition (OCR) merupakan salah satu bentuk pengenalan
pola yang dapat mengenali karakter pada media tertentu, baik yang bersifat online
maupun offline. Metode online menerapkan koordinat dua dimensi dari poin-poin
penulisan direpresentasikan sebagai fungsi waktu dan urutan setiap garis yang
dituliskan juga disimpan secara realtime untuk mengenali kata yang dituliskan (Arica
& Yarman, 2001). Metode offline menerapkan konversi secara otomatis tulisan pada
sebuah citra menjadi karakter yang dapat diolah oleh komputer dan aplikasi perosesan
teks, biasanya metode offline ini dilakukan dengan pengambilan gambar dari scanner,
kamera digital ataupun media input digital lainnya dimana image dipreprocessing
dengan algoritma tertentu sehingga dikenali sesuai dengan objek yang aslinya.
Penerapan pengenalan pola dapat diterapkan pada berbagai macam bentuk
seperti gambar, sidik jari, tanda tangan, huruf
dan lain sebagainya. Tujuan dari
pengenalan pola ini adalah untuk menterjemahkan karakter yang dikenal manusia agar
bisa dikenal oleh sistem komputer. Alur kerja dari OCR terdiri atas 5 tahapan, proses
input citra, praproses, segmentasi, ekstraksi ciri, dan klasifikasi serta hasil pengenalan
citra. Penelitian ini akan melakukan pengenalan pola pada huruf dengan metode
offline. Huruf yang akan dikenali adalah huruf hijaiyah.
Huruf hijaiyah merupakan huruf-huruf yang digunakan dalam penyusunan kata
pada Al-Qur’an dan sebagai dasar pembelajaran membaca Al-Quran. Penulisan huruf
memiliki bentuk yang sangat unik antara satu dengan yang lain, untuk
Universitas Sumatera Utara
2
membedakannya disesuaikan dengan karakteristik dari masing-masing huruf tersebut.
Proses klasifikasi dan identifikasi yang paling sederhana dan langsung yaitu dengan
menggunakan penglihatan. Hal tersebut yang menjadi ide dasar untuk membuat suatu
perangkat komputer agar dapat mendapatkan informasi lebih cepat untuk menghindari
ambiguitas pada kata itu sendiri.
Pada kasus pengenalan huruf dan pola sudah pernah dilakukan penelitian oleh
Tacbir et. al, (2012) dengan kasus Pengenalan Pola Huruf Arab Menggunakan
Jaringan Syaraf Tiruan (JST) dengan Metode Backpropagation. Rosi (2008)
“Pengenalan Huruf Alphabet Kapital dengan Menggunakan Ekstraksi Ciri Zoning
menggunakan JST Backpropagation ”.
Prapengolahan citra dan ekstraksi fitur merupakan tahapan awal dalam proses
pengenalan tulisan tangan. Pemilihan metode ekstraksi fitur yang baik sangat
mempengaruhi untuk tercapainya tingkat pengenalan yang tinggi (Jain&Taxt, 1996).
Ada beberapa metode ekstraksi fitur yang dapat digunakan yaitu zoning, gabor,
momen zernike dan model deformable. Proses ekstraksi fitur dilakukan untuk
mendapatkan nilai fitur yang dibutuhkan untuk tahap pengklasifikasian.
Setiap data sampel akan melalui proses prapengolahan citra dan tahap ekstrasi
fitur. Ekstraksi fitur dalam pengolahan bertujuan untuk mendapatkan frekuensi
kemunculan dari masing-masing pola. Penelitian ini menggunakan ekstraksi fitur
zoning. Variasi metode ekstraksi ciri yang digunakan adalah metode yang diajukan
oleh Rajashekararadhya & Ranjan (2008), yaitu Image Centroid and Zone (ICZ), Zone
Centroid and Zone (ZCZ), dan gabungan ICZ dan ZCZ. Dalam penelitian ini
diperoleh tingkat pengenalan rata-rata karakter angka Kannada, Telugu, Tamil, dan
Malayalam yang di tulis tangan diatas 90% dengan melakukan penggabungan metode
ekstraksi ciri ICZ dan ZCZ untuk klasifikasi menggunakan JST dan KNN. Tingkat
pengenalan menggunakan metode zoning ini juga mencapai 87% untuk peningkatan
nilai fitur jaringan propagasi balik pada pengenalan angka tulisan tangan Nanda
(2012).
Support Vector Machine(SVM) merupakan metode klasifikasi yang mencari
support vector terbaik yang memisahkan dua buah class dengan margin terbesar. SVM
secara konseptual merupakan classifier yang bersifat linier tetapi dapat dimodifikasi
dengan menggunakan kernel (fungsi yang memudahkan proses pengklasifikasian data)
sehingga dapat menyelesaikan permasalahan yang bersifat tidak linier (non linier).
Universitas Sumatera Utara
3
Metode ini telah menyelesaikan kasus pengklasifikasi dan memprediksi angkutan
udara jenis penerbangan internasional di Banda Aceh (Sayed,2011) dengan tingkat
akurasi model hingga 84,31%.
Pada penelitian ini, penulis memilih menggunakan ekstraksi zoning dengan
metode Support Vector Machine . Dengan harapan sistem ini mampu beradaptasi
terhadap pola citra dan dapat berguna sebagai media pengenalan huruf
hijaiyah
tulisan tangan.
Berdasarkan latar belakang diatas, penulis mengajukan proposal penelitian
terhadap kasus pengenalan huruf dengan judul “IDENTIFIKASI HURUF HIJAIYAH
TULISAN TANGAN MENGGUNAKAN SUPPORT VECTOR MACHINE (SVM).
1.2. Rumusan Masalah
Setiap orang memiliki variasi penulisan tangan yang berbeda-beda, terutama pada
huruf hijaiyah. Agar tulisan tangan tersebut dapat dikenali secara digital, dibutuhkan
sebuah sistem pengenalan pola untuk mengatasi ketidakakuratan makna kata huruf
hijaiyah.
1.3. Batasan Masalah
Untuk menghindari penyimpangan dan perluasan yang tidak diperlukan , penulis
membuat batasan :
1. Pengenalan pola berdasarkan tulisan tangan huruf hijaiyah dilakukan secara offline.
2. Inputan citra yang telah dipindai dalam format .bitmap (.bmp).
3. Inputan citra yang dikenali adalah huruf hijaiyah (7 huruf).
4. Akuisisi citra diambil dari 10 orang.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengenali tulisan tangan huruf
hijaiyah dengan menggunakan Support Vector Machine (SVM).
Universitas Sumatera Utara
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1.
Sistem diharapkan mampu mengenali pola huruf hijaiyah tulisan sebagai media
pembelajaran dengan keluaran yang dihasilkan persentasi tingkat pengenalan data
sampel.
2.
Penelitian dapat menjadi bahan rujukan untuk pengembangan penelitian lebih
lanjut, khususnya di bidang pengenalan pola.
1.6. Metodologi
Terdapat beberapa tahapan dalam penelitian ini untuk menghasilkan suatu sistem
yang sesuai dengan yang diharapkan.
1. Studi Literatur
Kegiatan mempelajari dokumentasi literatur dan teori yang berkaitan dengan
penelitian. Dalam tahap ini merupakan proses pengumpulan referensi, baik buku,
jurnal, tesis, makalah dan sumber-sumber lain termasuk yang diperoleh dari
internet sebagai sumber data dan informasi yang berkaitan dengan image
processing, ekstraksi ciri, Support Vector Machine dan data tulisan tangan huruf
hijaiyah.
2. Analisis Permasalahan
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap studi literatur untuk mendapatkan
pemahaman mengenai metode yang akan digunakan, yaitu Support Vector
Machine untuk menyelesaikan masalah pengenalan huruf hijaiyah tulisan tangan.
3. Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan arsitektur, pengumpulan data, dan
perancangan antarmuka. Proses perancangan berdasarkan hasil analisis studi yang
telah didapatkan.
4. Implementasi
Pada tahap ini dilakukannya pembangunan program dari analisis dan perancangan
yang telah dilakukan ke dalam kode program.
Universitas Sumatera Utara
5
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukannya pengujian terhadap perangkat lunak yang dibangun,
untuk memastikan hasil keakuratan dari sistem yang dibuat sesuai dengan apa
yang diharapkan.
6. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukannya penulisan dokumentasi dan laporan mengenai
perangkat lunak yang dikembangkan.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut.
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Bab ini berisi teori-teori yang digunakan untuk memahami permasalahan yang dibahas
pada penelitian ini. Pada bab ini dijelaskan mengenai teori yang berhubungan dengan
pengenalan pola, ekstraksi fitur dan Support Vector Machine.
BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini menjabarkan arsitektur umum, pre-processing yang dilakukan, feature
extraction, serta analisis dan penerapan metode Support Vector Machine dalam
pengenalan huruf hijaiyah tulisan tangan.
BAB 4 : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari analisis dan perancangan
perangkat lunak yang disusun pada Bab 3 dan pengujian terhadap sistem yang
dibangun.
Universitas Sumatera Utara
6
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan rancangan dan hasil penelitian yang
dibahas pada bab 3 dan bab 4, serta saran-saran yang diajukan untuk pengembangan
selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengenalan pola (pattern recognition) merupakan disiplin ilmu yang mengklasifikasikan
objek dalam banyak kategori atau kelas. Pengenalan pola juga merupakan bagian penting
dalam banyak sistem cerdas yang dibangun untuk membantu dalam pengambilan
keputusan (Theodoridis & Koutroumbas 2008).
Optical Character Recognition (OCR) merupakan salah satu bentuk pengenalan
pola yang dapat mengenali karakter pada media tertentu, baik yang bersifat online
maupun offline. Metode online menerapkan koordinat dua dimensi dari poin-poin
penulisan direpresentasikan sebagai fungsi waktu dan urutan setiap garis yang
dituliskan juga disimpan secara realtime untuk mengenali kata yang dituliskan (Arica
& Yarman, 2001). Metode offline menerapkan konversi secara otomatis tulisan pada
sebuah citra menjadi karakter yang dapat diolah oleh komputer dan aplikasi perosesan
teks, biasanya metode offline ini dilakukan dengan pengambilan gambar dari scanner,
kamera digital ataupun media input digital lainnya dimana image dipreprocessing
dengan algoritma tertentu sehingga dikenali sesuai dengan objek yang aslinya.
Penerapan pengenalan pola dapat diterapkan pada berbagai macam bentuk
seperti gambar, sidik jari, tanda tangan, huruf
dan lain sebagainya. Tujuan dari
pengenalan pola ini adalah untuk menterjemahkan karakter yang dikenal manusia agar
bisa dikenal oleh sistem komputer. Alur kerja dari OCR terdiri atas 5 tahapan, proses
input citra, praproses, segmentasi, ekstraksi ciri, dan klasifikasi serta hasil pengenalan
citra. Penelitian ini akan melakukan pengenalan pola pada huruf dengan metode
offline. Huruf yang akan dikenali adalah huruf hijaiyah.
Huruf hijaiyah merupakan huruf-huruf yang digunakan dalam penyusunan kata
pada Al-Qur’an dan sebagai dasar pembelajaran membaca Al-Quran. Penulisan huruf
memiliki bentuk yang sangat unik antara satu dengan yang lain, untuk
Universitas Sumatera Utara
2
membedakannya disesuaikan dengan karakteristik dari masing-masing huruf tersebut.
Proses klasifikasi dan identifikasi yang paling sederhana dan langsung yaitu dengan
menggunakan penglihatan. Hal tersebut yang menjadi ide dasar untuk membuat suatu
perangkat komputer agar dapat mendapatkan informasi lebih cepat untuk menghindari
ambiguitas pada kata itu sendiri.
Pada kasus pengenalan huruf dan pola sudah pernah dilakukan penelitian oleh
Tacbir et. al, (2012) dengan kasus Pengenalan Pola Huruf Arab Menggunakan
Jaringan Syaraf Tiruan (JST) dengan Metode Backpropagation. Rosi (2008)
“Pengenalan Huruf Alphabet Kapital dengan Menggunakan Ekstraksi Ciri Zoning
menggunakan JST Backpropagation ”.
Prapengolahan citra dan ekstraksi fitur merupakan tahapan awal dalam proses
pengenalan tulisan tangan. Pemilihan metode ekstraksi fitur yang baik sangat
mempengaruhi untuk tercapainya tingkat pengenalan yang tinggi (Jain&Taxt, 1996).
Ada beberapa metode ekstraksi fitur yang dapat digunakan yaitu zoning, gabor,
momen zernike dan model deformable. Proses ekstraksi fitur dilakukan untuk
mendapatkan nilai fitur yang dibutuhkan untuk tahap pengklasifikasian.
Setiap data sampel akan melalui proses prapengolahan citra dan tahap ekstrasi
fitur. Ekstraksi fitur dalam pengolahan bertujuan untuk mendapatkan frekuensi
kemunculan dari masing-masing pola. Penelitian ini menggunakan ekstraksi fitur
zoning. Variasi metode ekstraksi ciri yang digunakan adalah metode yang diajukan
oleh Rajashekararadhya & Ranjan (2008), yaitu Image Centroid and Zone (ICZ), Zone
Centroid and Zone (ZCZ), dan gabungan ICZ dan ZCZ. Dalam penelitian ini
diperoleh tingkat pengenalan rata-rata karakter angka Kannada, Telugu, Tamil, dan
Malayalam yang di tulis tangan diatas 90% dengan melakukan penggabungan metode
ekstraksi ciri ICZ dan ZCZ untuk klasifikasi menggunakan JST dan KNN. Tingkat
pengenalan menggunakan metode zoning ini juga mencapai 87% untuk peningkatan
nilai fitur jaringan propagasi balik pada pengenalan angka tulisan tangan Nanda
(2012).
Support Vector Machine(SVM) merupakan metode klasifikasi yang mencari
support vector terbaik yang memisahkan dua buah class dengan margin terbesar. SVM
secara konseptual merupakan classifier yang bersifat linier tetapi dapat dimodifikasi
dengan menggunakan kernel (fungsi yang memudahkan proses pengklasifikasian data)
sehingga dapat menyelesaikan permasalahan yang bersifat tidak linier (non linier).
Universitas Sumatera Utara
3
Metode ini telah menyelesaikan kasus pengklasifikasi dan memprediksi angkutan
udara jenis penerbangan internasional di Banda Aceh (Sayed,2011) dengan tingkat
akurasi model hingga 84,31%.
Pada penelitian ini, penulis memilih menggunakan ekstraksi zoning dengan
metode Support Vector Machine . Dengan harapan sistem ini mampu beradaptasi
terhadap pola citra dan dapat berguna sebagai media pengenalan huruf
hijaiyah
tulisan tangan.
Berdasarkan latar belakang diatas, penulis mengajukan proposal penelitian
terhadap kasus pengenalan huruf dengan judul “IDENTIFIKASI HURUF HIJAIYAH
TULISAN TANGAN MENGGUNAKAN SUPPORT VECTOR MACHINE (SVM).
1.2. Rumusan Masalah
Setiap orang memiliki variasi penulisan tangan yang berbeda-beda, terutama pada
huruf hijaiyah. Agar tulisan tangan tersebut dapat dikenali secara digital, dibutuhkan
sebuah sistem pengenalan pola untuk mengatasi ketidakakuratan makna kata huruf
hijaiyah.
1.3. Batasan Masalah
Untuk menghindari penyimpangan dan perluasan yang tidak diperlukan , penulis
membuat batasan :
1. Pengenalan pola berdasarkan tulisan tangan huruf hijaiyah dilakukan secara offline.
2. Inputan citra yang telah dipindai dalam format .bitmap (.bmp).
3. Inputan citra yang dikenali adalah huruf hijaiyah (7 huruf).
4. Akuisisi citra diambil dari 10 orang.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengenali tulisan tangan huruf
hijaiyah dengan menggunakan Support Vector Machine (SVM).
Universitas Sumatera Utara
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1.
Sistem diharapkan mampu mengenali pola huruf hijaiyah tulisan sebagai media
pembelajaran dengan keluaran yang dihasilkan persentasi tingkat pengenalan data
sampel.
2.
Penelitian dapat menjadi bahan rujukan untuk pengembangan penelitian lebih
lanjut, khususnya di bidang pengenalan pola.
1.6. Metodologi
Terdapat beberapa tahapan dalam penelitian ini untuk menghasilkan suatu sistem
yang sesuai dengan yang diharapkan.
1. Studi Literatur
Kegiatan mempelajari dokumentasi literatur dan teori yang berkaitan dengan
penelitian. Dalam tahap ini merupakan proses pengumpulan referensi, baik buku,
jurnal, tesis, makalah dan sumber-sumber lain termasuk yang diperoleh dari
internet sebagai sumber data dan informasi yang berkaitan dengan image
processing, ekstraksi ciri, Support Vector Machine dan data tulisan tangan huruf
hijaiyah.
2. Analisis Permasalahan
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap studi literatur untuk mendapatkan
pemahaman mengenai metode yang akan digunakan, yaitu Support Vector
Machine untuk menyelesaikan masalah pengenalan huruf hijaiyah tulisan tangan.
3. Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan arsitektur, pengumpulan data, dan
perancangan antarmuka. Proses perancangan berdasarkan hasil analisis studi yang
telah didapatkan.
4. Implementasi
Pada tahap ini dilakukannya pembangunan program dari analisis dan perancangan
yang telah dilakukan ke dalam kode program.
Universitas Sumatera Utara
5
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukannya pengujian terhadap perangkat lunak yang dibangun,
untuk memastikan hasil keakuratan dari sistem yang dibuat sesuai dengan apa
yang diharapkan.
6. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukannya penulisan dokumentasi dan laporan mengenai
perangkat lunak yang dikembangkan.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut.
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Bab ini berisi teori-teori yang digunakan untuk memahami permasalahan yang dibahas
pada penelitian ini. Pada bab ini dijelaskan mengenai teori yang berhubungan dengan
pengenalan pola, ekstraksi fitur dan Support Vector Machine.
BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini menjabarkan arsitektur umum, pre-processing yang dilakukan, feature
extraction, serta analisis dan penerapan metode Support Vector Machine dalam
pengenalan huruf hijaiyah tulisan tangan.
BAB 4 : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari analisis dan perancangan
perangkat lunak yang disusun pada Bab 3 dan pengujian terhadap sistem yang
dibangun.
Universitas Sumatera Utara
6
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan rancangan dan hasil penelitian yang
dibahas pada bab 3 dan bab 4, serta saran-saran yang diajukan untuk pengembangan
selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara