Sistem Verifikasi Berdasarkan Citra Pembuluh Darah Menggunakan Metoda Phase Only Correlation - Verification System Based on Vein Image Using Phase Only Correlationmethod.

i

Universitas Kristen Maranatha

VERIFIKASI SESEORANG BERDASARKAN CITRA PEMBULUH

DARAH MENGGUNAKAN METODA PHASE

ONLY CORRELATION

Roland Stefanus Weku (0822092)

Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha email: rolandweku@gmail.com

ABSTRAK

Pembuluh darah vena adalah jaringan pembuluh darah besar yang terletak di bawah kulit tangan. Pembuluh darah tersebut mempunyai suatu pola jaringan yang unik untuk setiap individu, tidak terpengaruh oleh penuaan, dan itu bersifat internal, yaitu di dalam kulit manusia. Karena keunikan tersebut pola pembuluh darah dapat digunakan dalam sistem verifikasi. Pada Tugas Akhir ini diujikan sebuah metode untuk melakukan verifikasi citra pembuluh darah dengan menggunakan metoda phase only correlation. Citra pembuluh darah diperoleh menggunakan kamera inframerah, selanjutnya pada setiap citra pembuluh darah dilakukan inverse discrete fourier transform. Untuk mengetahui tingkat akurasi dari perangkat lunak yang direalisasikan dilakukan pengujian menggunakan 50 citra latih dari individu yang ada dalam database dan 30 citra dari individu yang tidak ada dalam database. Hasil pengujian menunjukkan persentase FRR sebesar 43,33%

Kata kunci : Verifikasi, Citra Pembuluh Darah, Phase Only Correlation, Inverse Discrete Fourier Transform, FRR

ii

Universitas Kristen Maranatha

VERIFICATION OF A PERSON BASED ON VEIN IMAGE

USING PHASE ONLY CORRELATION METHOD

Roland Stefanus Weku (0822092)

Department of Electrical Engineering Maranatha Christian University email: rolandweku@gmail.com

ABSTRACT

Vein is a large blood vessel network that lies beneath the hands skin. That blood vessel have network that a unique network patern for each individu, not affected by aging, and it’s internal, which in the human skin. Because of this uniqueness vein pattern can be used in the verification system. In this final project tested a method for verification of vein image using Phase Only Correlation Method. Vein image is obtained using an infrared camera, to each vein image performed filtering using Inverse Discrete Fourier Transform. To determine the level of accuracy, software testing is realized using 50 test images of individuals that exist in the database and 30 test images of individu who are not in the database. Test results show the percentage 43,33% of FRR.

Keywords : Verification, Vein Image, Phase Only Correlation, Inverse Discrete Fourier Transform, FRR

v

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 2

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Perumusan Masalah... 2

1.4 Tujuan... 2

1.5 Pembatasan Masalah... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI ... 5

2.1 Pengertian Pembuluh Darah ... 5

2.1.1 Pembuluh Darah Vena... 7

2.2 Teknologi Biometrik... 9

2.3 Sinar Inframerah... 10

2.4 Definisi Citra Digital ... 11

2.5 Representasi Citra Digital ... ... 12

2.5.1 Citra Biner ... 13

2.5.2 Citra Skala Keabuan ... 13

vi

Universitas Kristen Maranatha

2.5.3 Citra Warna ... 14

2.5.4 Citra Warna Berindeks... 15

2.6 Transformasi Fourier ... 16

2.7 Phase Only Correlation ... 19

2.8 False Rejection Rate ... 20

2.9 MATLAB ... ... 20

2.9.1 Ruang Kerja Matlab ... 21

2.9.2 GUI ... 22

BAB 3 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK ... 22

3.1 Diagram Blok ... 25

3.2 Pembentukan Database Threshold dan Diagram Alir Proses Verifikasi... . 27 3.2.1 Pembentukan Database Threshold ... 27

3.2.2 Diagram Alir Verifikasi... 28

3.3 Penentuan Batas Threshold... 29

3.4 Perancangan Antarmuka Pemakai (User Interface) ... 32

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA ... 34

4.1 Proses Pengujian Perangkat Lunak ... 34

4.2 Analisa Data ... 38

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

5.1 Kesimpulan …... 38

5.2 Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 40 LAMPIRAN A LIST PROGRAM PADA MATLAB………... A LAMPIRAN B KUMPULAN CITRA ... B

vii

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembuluh Darah Arteri ... 5

Gambar 2.2 Pembuluh Darah Kapiler ... 6

Gambar 2.3 Pembuluh Darah Vena ... 6

Gambar 2.4 Peredaran Pembuluh Darah Vena pada Manusia ... 8

Gambar 2.5 Spektrum Penyerapan Hemoglobin ... 10

Gambar 2.6 Region Sinar Inframerah dalam Spektrum Elektromagnetik ... 11

Gambar 2.7 Citra biner dan representasinya dalam data digital ... 13

Gambar 2.8 Citra grayscale 4-bit dan representasinya dalam data digital ... 14

Gambar 2.8 Citra grayscale 4-bit dan representasinya dalam data digital ... 14

Gambar 2.9 Citra warna truecolor dan representasinya dalam data digital.. ... 15

Gambar 2.10 Citra warna berindeks 4 bit dan representasinya dalam data digital ……… ….. 16

Gambar 2.11 Window dalam MATLAB……….. 22

Gambar 2.12 Jendela GUI pada MATLAB ………... 23

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Verifikasi Pembuluh darah ... 25

Gambar 3.2 Diagram Alir Verifikasi ... 28

Gambar 3.3 Rancangan Tampilan Perangkat Lunak ... 32

Gambar 4.1 Uji Database ... 34

Gambar 4.2 Citra Uji Dalam Database ... 26

Gambar 4.3 Tampilan Aplikasi Untuk Seseorang Yang Teridentifikasi ... 27

viii

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengelompokkan cahaya inframerah ... 10

Tabel 3.1 Penamaan File Citra Referensi... 27

Tabel 3.2 Nilai POC dari pengujian citra pelatihan... 29

Tabel 3.2a Pengujian Orang Ke-1 ……….. 29

Tabel 3.2b Pengujian Orang Ke-2 ……….. 29

Tabel 3.2c Pengujian Orang Ke-3 ……….. 29

Tabel 3.2d Pengujian Orang Ke-4 ………..……... 30

Tabel 3.2e Pengujian Orang Ke-5 ………... 30

Tabel 3.2f Pengujian Orang Ke-6 ………... 30

Tabel 3.2g Pengujian Orang Ke-7 ………... 30

Tabel 3.2h Pengujian Orang Ke-8 ………..…… …... 30

Tabel 3.2i Pengujian Orang Ke-9 ……… 31

Tabel 3.2j Pengujian Orang Ke-10 ……….. 31

Tabel 3.3 Nilai Rata-Rata POC………... 31

Tabel 3.4 Penjelasan Rancangan Tampilan Perangkat Lunak……….. 33

Tabel 4.1 Hasil Uji dari Individu yang Ada dalam Database ………... 35

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

1.1 Latar Belakang Masalah

Pembuluh darah vena adalah jaringan pembuluh darah besar yang terletak di bawah kulit tangan. Pembuluh darah tersebut mempunyai suatu pola jaringan yang unik untuk setiap individu, tidak terpengaruh oleh penuaan, dan itu bersifat internal, yaitu di dalam kulit manusia sehingga bisa menjamin otentikasi keamanan yang tinggi.

Saat ini, identifikasi pembuluh darah vena telah menjadi salah satu kepentingan utama dalam penelitian biometrik untuk sistem otomatisasi. Oleh karena itu, banyak perangkat dan teknologi baru yang terkait dengan pengenalan pembuluh darah vena yang muncul di dunia.

Penelitian tentang verifikasi pembuluh darah vena khususnya pada punggung telapak tangan didasarkan pada kesamaan algoritma dasar yang meliputi ekstraksi pola pembuluh darah dalam tahap preprocessing. Namun, ketika pola data pembuluh darah vena yang didapat tidak jelas maka ekstraksi pola mungkin menjadi rentan terhadap ketidakakuratan yang disebabkan oleh banyak variabel.

Untuk mengatasi masalah ini, telah dikembangkan metoda pencocokan data yang lebih efisien menggunakan teknik pengolahan komponen fasa Diskrit Fourier Transform ( 2D - DFT ) dari suatu gambar atau citra yang diujikan, yang dikenal juga sebagai teknik Phase Only Correlation ( POC ). Hal ini telah menjadi teknik pencocokan yang sudah biasa muncul dalam aplikasi biometrik seperti identifikasi sidik jari dan verifikasi punggung telapak tangan.

2

Universitas Kristen Maranatha 1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, masalah utama yang akan diangkat pada Tugas Akhir ini adalah merancang aplikasi untuk sistem verifikasi berdasarkan citra pembuluh darah dengan metode POC (Phase Only Correlation) menggunakan program MATLAB (Matrix Laboratory).

1.3 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini meliputi :

1. Bagaimana merancang aplikasi untuk memverifikasi citra pembuluh darah menggunakan metoda POC (Phase Only Correlation) pada program MATLAB?

2. Bagaimana tingkat keberhasilan aplikasi yang dirancang dalam mengenali citra pembuluh darah dari pemiliknya?

1.4Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah :

1. Merealisasikan aplikasi metode Phase Only Correlation untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah.

2. Mengetahui tingkat keberhasilan dari aplikasi dalam memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah berdasarkan persentase FRR (False Rejection Rate).

1.5 Pembatasan Masalah

1. Jumlah citra yang akan digunakan sebagai citra pelatihan dan citra uji adalah sebanyak 5 citra dari 10 orang yang berbeda

3

Universitas Kristen Maranatha 2. Jarak pengambilan citra antara objek dengan kamera adalah 25-30 cm. 3. Posisi tangan harus dikepal.

4. Pengambilan dan pengolahan citra tidak dilakukan secara real-time. 5. Pembuatan aplikasi menggunakan perangkat lunak MATLAB.

1.6 Sistematika Penulisan

Penyusunan laporan Tugas Akhir terdiri dari lima bab sebagai berikut : • Bab 1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, perumusan masalah, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

• Bab 2. Landasan Teori

Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori penunjang yang akan digunakan untuk merancang aplikasi verifikasi berdasarkan pola pembuluh darah dengan metoda Phase Only Correlation.

• Bab 3. Perancangan Perangkat Lunak

Bab ini berisi penjelasan design yang akan dilakukan dalam membuat perangkat lunak untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah menggunakan metoda Phase Only Correlation.

4

Universitas Kristen Maranatha Bab ini berisi data pengamatan hasil pengujian program, perhitungan tingkat keberhasilan metoda yang digunakan berdasarkan FRR, dan analisa dari data hasil pengujian program.

• Bab 5. Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan di masa mendatang.

39 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan “Sistem Verifikasi Citra Pembuluh Darah Menggunakan Metoda Phase Only Correlation”

5.1. Kesimpulan

• Pembuatan program untuk verifikasi citra pembuluh darah menggunakan Metoda Phase Only Correlation berhasil direalisasikan menggunakan MATLAB R2102a.

• Nilai POC itu sendiri adalah nilai puncak dari korelasi 2 citra setelah melewati proses Inverse Discete Fourier Transform.

• Dari hasil pengamatan dalam pengujian program, didapatkan persentase FRR sebesar 43,33%.

5.2. Saran

• Hasil dari pengujian program verifikasi sangat dipengaruhi sekali oleh kualitas citra yang dipakai, sehingga dianjurkan proses pengambilan citra diambil oleh kamera yang memiliki resolusi yang tinggi dan kondisi lingkungan yang statis..

• Untuk metoda POC masih rentan akan pergeseran, disarankan untuk menggunakan metoda Band Limited POC untuk mereduksi komponen frekuensi tinggi yang tidak perlu.

40 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Amos Piton (2012). Verifikasi Citra Pembuluh Darah Menggunakan Ektraksi Fitur Transformasi Kosinus Diskrit Dua Dimensi, Bandung: Universitas Kristen Maranatha.

[2]. K. Ito, T. Aoki, H. Nakajima, K. Kobayashi, and T. Higuchi (2008). A palmprint recognition algorithm using phase-only correlation. IEICE Trans. Fundamentals.

[3]. L. Xueyen and G. Shuxu (2008). Pattern Recognition. IN-TECH.

[4]. Nurhafizah Mahri, Shahrel Azmin Sundi and Bakhtiar Affendi Rosdi. Finger Vein Recognition Algorithm Using Phase Only Correlation. Faculty of Electrical and Electronic Engineering Universiti Tun Hussein Onn Malaysia.

[5]. Prasetyo Eko (2011). Pengolahan Citra Digital dan Aplikasinya menggunakan Matlab. Yogyakarta : ANDI

[6]. Prijono Agus dan Marvin Ch. Wijaya (2007). Pengolahan Citra Digital Menggunakan Matlab Image Processing Toolbox. Bandung: INFORMATIKA.

[7]. R. C. Gonzalez, R. E. Woods, and S. L. Eddins (2004). Digital Image Processing Using Matlab. Pearson.

[8]. Wennas Eric (2013). Verification Of A Person Based On Vein Image Using Gabor Filter Extraction. Bandung: Universitas Kristen Maranatha. [9]. www.biometrics.gov/Documents/biofoundationdocs.pdf diakses tanggal 11

Agustus 2014.

[10]. http://id.m.wikipedia.org/wiki/Biometrik diakses tanggal 11 Agustus 2014. [11]. http://ilmubiologi.com/pembuluh-darah-vena-atau-balik diakses tanggal 11

Agustus 2014.

[12]. http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared diakses tanggal 11 Agustus 2014. [13]. http://www.slideshare.net/TeguhPrawiro/deret-fourier diakses tanggal 11

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

1.1 Latar Belakang Masalah

Pembuluh darah vena adalah jaringan pembuluh darah besar yang terletak di bawah kulit tangan. Pembuluh darah tersebut mempunyai suatu pola jaringan yang unik untuk setiap individu, tidak terpengaruh oleh penuaan, dan itu bersifat internal, yaitu di dalam kulit manusia sehingga bisa menjamin otentikasi keamanan yang tinggi.

Saat ini, identifikasi pembuluh darah vena telah menjadi salah satu kepentingan utama dalam penelitian biometrik untuk sistem otomatisasi. Oleh karena itu, banyak perangkat dan teknologi baru yang terkait dengan pengenalan pembuluh darah vena yang muncul di dunia.

Penelitian tentang verifikasi pembuluh darah vena khususnya pada punggung telapak tangan didasarkan pada kesamaan algoritma dasar yang meliputi ekstraksi pola pembuluh darah dalam tahap preprocessing. Namun, ketika pola data pembuluh darah vena yang didapat tidak jelas maka ekstraksi pola mungkin menjadi rentan terhadap ketidakakuratan yang disebabkan oleh banyak variabel.

Untuk mengatasi masalah ini, telah dikembangkan metoda pencocokan data yang lebih efisien menggunakan teknik pengolahan komponen fasa Diskrit

Fourier Transform ( 2D - DFT ) dari suatu gambar atau citra yang diujikan, yang

dikenal juga sebagai teknik Phase Only Correlation ( POC ). Hal ini telah menjadi teknik pencocokan yang sudah biasa muncul dalam aplikasi biometrik seperti identifikasi sidik jari dan verifikasi punggung telapak tangan.

2 Universitas Kristen Maranatha 1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, masalah utama yang akan diangkat pada Tugas Akhir ini adalah merancang aplikasi untuk sistem verifikasi berdasarkan citra pembuluh darah dengan metode POC (Phase Only Correlation) menggunakan program MATLAB (Matrix Laboratory).

1.3 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini meliputi :

1. Bagaimana merancang aplikasi untuk memverifikasi citra pembuluh darah menggunakan metoda POC (Phase Only Correlation) pada program MATLAB?

2. Bagaimana tingkat keberhasilan aplikasi yang dirancang dalam mengenali citra pembuluh darah dari pemiliknya?

1.4Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah :

1. Merealisasikan aplikasi metode Phase Only Correlation untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah.

2. Mengetahui tingkat keberhasilan dari aplikasi dalam memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah berdasarkan persentase FRR (False

Rejection Rate).

1.5 Pembatasan Masalah

1. Jumlah citra yang akan digunakan sebagai citra pelatihan dan citra uji adalah sebanyak 5 citra dari 10 orang yang berbeda

2. Jarak pengambilan citra antara objek dengan kamera adalah 25-30 cm. 3. Posisi tangan harus dikepal.

4. Pengambilan dan pengolahan citra tidak dilakukan secara real-time. 5. Pembuatan aplikasi menggunakan perangkat lunak MATLAB.

1.6 Sistematika Penulisan

Penyusunan laporan Tugas Akhir terdiri dari lima bab sebagai berikut : • Bab 1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, perumusan masalah, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

• Bab 2. Landasan Teori

Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori penunjang yang akan digunakan untuk merancang aplikasi verifikasi berdasarkan pola pembuluh darah dengan metoda Phase Only Correlation.

• Bab 3. Perancangan Perangkat Lunak

Bab ini berisi penjelasan design yang akan dilakukan dalam membuat perangkat lunak untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah menggunakan metoda Phase Only Correlation.

4 Universitas Kristen Maranatha Bab ini berisi data pengamatan hasil pengujian program, perhitungan tingkat keberhasilan metoda yang digunakan berdasarkan FRR, dan analisa dari data hasil pengujian program.

• Bab 5. Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan di masa mendatang.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan “Sistem Verifikasi Citra Pembuluh Darah Menggunakan Metoda Phase Only Correlation”

5.1. Kesimpulan

• Pembuatan program untuk verifikasi citra pembuluh darah menggunakan Metoda Phase Only Correlation berhasil direalisasikan menggunakan MATLAB R2102a.

• Nilai POC itu sendiri adalah nilai puncak dari korelasi 2 citra setelah melewati proses Inverse Discete Fourier Transform.

• Dari hasil pengamatan dalam pengujian program, didapatkan persentase FRR sebesar 43,33%.

5.2. Saran

• Hasil dari pengujian program verifikasi sangat dipengaruhi sekali oleh kualitas citra yang dipakai, sehingga dianjurkan proses pengambilan citra diambil oleh kamera yang memiliki resolusi yang tinggi dan kondisi lingkungan yang statis..

• Untuk metoda POC masih rentan akan pergeseran, disarankan untuk menggunakan metoda Band Limited POC untuk mereduksi komponen frekuensi tinggi yang tidak perlu.

40 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Amos Piton (2012). Verifikasi Citra Pembuluh Darah Menggunakan

Ektraksi Fitur Transformasi Kosinus Diskrit Dua Dimensi, Bandung:

Universitas Kristen Maranatha.

[2]. K. Ito, T. Aoki, H. Nakajima, K. Kobayashi, and T. Higuchi (2008). A

palmprint recognition algorithm using phase-only correlation. IEICE Trans.

Fundamentals.

[3]. L. Xueyen and G. Shuxu (2008). Pattern Recognition. IN-TECH.

[4]. Nurhafizah Mahri, Shahrel Azmin Sundi and Bakhtiar Affendi Rosdi.

Finger Vein Recognition Algorithm Using Phase Only Correlation. Faculty

of Electrical and Electronic Engineering Universiti Tun Hussein Onn Malaysia.

[5]. Prasetyo Eko (2011). Pengolahan Citra Digital dan Aplikasinya

menggunakan Matlab. Yogyakarta : ANDI

[6]. Prijono Agus dan Marvin Ch. Wijaya (2007). Pengolahan Citra Digital

Menggunakan Matlab Image Processing Toolbox. Bandung: INFORMATIKA.

[7]. R. C. Gonzalez, R. E. Woods, and S. L. Eddins (2004). Digital Image

Processing Using Matlab. Pearson.

[8]. Wennas Eric (2013). Verification Of A Person Based On Vein Image

Using Gabor Filter Extraction. Bandung: Universitas Kristen Maranatha.

[9]. www.biometrics.gov/Documents/biofoundationdocs.pdf diakses tanggal 11 Agustus 2014.

[10]. http://id.m.wikipedia.org/wiki/Biometrik diakses tanggal 11 Agustus 2014. [11]. http://ilmubiologi.com/pembuluh-darah-vena-atau-balik diakses tanggal 11

Agustus 2014.

[12]. http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared diakses tanggal 11 Agustus 2014. [13]. http://www.slideshare.net/TeguhPrawiro/deret-fourier diakses tanggal 11