Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji Merah dengan Teknik Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation
IDENTIFIKASI KEMATANGAN BUAH JAMBU BIJI MERAH
(Psidium guajava) DENGAN TEKNIK JARINGAN SYARAF
TIRUAN METODE BACKPROPAGATION
SKRIPSI
OLEH
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT
120308059
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
1
Universitas Sumatera Utara
2
IDENTIFIKASI KEMATANGAN BUAH JAMBU BIJI MERAH
(Psidium guajava) DENGAN TEKNIK JARINGAN SYARAF
TIRUAN METODE BACKPROPAGATION
SKRIPSI
OLEH:
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT
120308059
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana
di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
3
Judul Skripsi
:Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji Merah dengan teknik
Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation
Nama
: Fahmil Ikhsan Hidayat
NIM
: 120308059
Program Studi : Keteknikan Pertanian
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
(Lukman Adlin Harahap, STP, M.Si)
Ketua
(Sulastri Panggabean, STP, M.Si)
Anggota
Mengetahui,
(Ainun Rohanah, STP, M.Si)
Ketua Program Studi
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT : Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji
Merah dengan Teknik Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation,
dibimbing oleh LUKMAN ADLIN HARAHAP dan SULASTRI
PANGGABEAN.
Identifikasi kematangan buah jambu biji merah umumnya dilakukan secara
manual oleh petani. Buah dilihat secara visual oleh mata lalu direspon oleh otak untuk
membedakan tingkat kematangannya. Dalam jumlah yang besar akan sulit untuk
menjaga kinerjanya dikarenakan faktor keletihan dari otak tersebut. Penelitian ini
menggunakan metode pengukuran yang bersifat non-konvensional yaitu menggunakan
pengolahan citra digital (image processing) menghasilkan data yang akan diproses
secara pelatihan dengan jaringan syaraf tiruan (artificial neural network) kemudian
diolah dengan menggunakan perangkat lunak komputer sehingga dapat digunakan
untuk menentukan tingkat kematangan buah jambu biji merah. Buah jambu biji merah
dapat diidentifikasi berdasarkan input histogram warna citra (RGB) yang didapat dari
hasil pengambilan gambar terlebih dahulu yang dimana kemudian dibangun bentuk
aplikasi dengan menggunakan perangkat lunak visual basic. Dari beberapa sampel
pelatihan, pola data tingkat kematangan buah jambu biji merah memiliki bobot nilai
yang berbeda digunakan sebagai input pada jaringan syaraf tiruan dengan metode
backpropagation untuk membedakan buah mentah, matang dan busuk. Sistem
identifikasi ini mampu mengenali seluruh kategori buah dengan tingkat keberhasilan
identifikasi kebenaran 83.3%. Dari hasil identifikasi yang telah dilakukan menghasilkan
tiga output identifikasi yaitu jeruk matang 85%, lewat matang 75%, dan mentah 90%.
Hasil identifikasi ini dipengaruhi oleh kondisi dari cara pengambilan gambar buah.
Kata Kunci : Jaringan Syaraf Tiruan, Pengolahan Citra, backpropagation,
Identifikasi, kematangan, Jambu Biji Merah
ABSTRACT
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT : Identification of Guava Maturity with Artificial
Neural Network Backpropagation Method, supervised by LUKMAN ADLIN
HARAHAP and SULASTRI PANGGABEAN.
Identification of guava maturity is generally done manually by the farmers.
Fruit seen visually by eyes and responded to by the brain to distinguish the level of
maturity. In large quantities it will be difficult to maintain the performance of the brain
due to the fatigue factor. This study was a non-conventional method of measurement
that used digital image processing to produce data that will be proce5ssed by artificial
neural networks and then processed using computer software that can be used to
determine the level of maturity of guava. Guava are identified based on the histrogram
input image color ( RGB ) that obtained from the results of the capture which then
application built by using Visual Basic software. Some sample of the learning pattern
guava data had different weighted values as input to the neural network by using
i
Universitas Sumatera Utara
ii
backpropagation method to distinguish raw, ripe and rotten fruits. This identification
system was capable to identify the entire category of fruit which were 83.3 % correct
identification. From the identification that had been done, resulting the identification of
the three outputs 85 % ripe citrus, over ripe 75 %, and 90 % raw. Results of the
identifications were affected by the shooting fruit process.
Key words : Artificial Neural Network, Image processing, backpropagation,
Identification, maturity, guava
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gunung Bayu pada tanggal 7 Agustus 1994 dari
Bapak Hidayat Darpo dan Ibu Jumini Siregar. Penulis merupakan anak ketiga dari
empat bersaudara.
Penulis memasuki SMA Swasta Raksana Medan pada tahun 2009 dan
tamat pada tahun 2012. Setelah menyelesaikan pendidikan di SMA, penulis
memasuki Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
melalui jalur UMB-PTN Reguler (Ujian Masuk Bersama Perguruan Tinggi Negeri
Reguler) pada tahun 2012.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif pada organisasi Ikatan
Mahasiswa Keteknikan Pertanian (IMATETA).
Penulis melaksanakan Praktek Kuliah Lapangan (PKL) di PT. Socfindo
pada tahun 2015.
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji Merah (Psidium guajava) dengan
Teknik Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation” yang merupakan salah
satu syarat untuk melaksanakan penelitian di Program Studi Keteknikan Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
Bapak Lukman Adlin Harahap, STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan
kepada Ibu Sulastri Panggabean, STP. M.Si, selaku anggota komisi pembimbing
yang telah banyak membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran dan
kritikan yang sangat berharga kepada penulis sehingga skripsi ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Untuk penyempurnaan skripsi ini, maka kiranya penulis sangat
mengharapkan saran dan kritikan yang bersikap membangun agar kedepannya
dapat memperoleh hasil yang lebih baik.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang
membutuhkan.
Terima Kasih.
Medan, September 2016
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
Latar Belakang ........................................................................................................ 1
Tujuan Penelitian .................................................................................................... 3
Kegunaan Penelitian................................................................................................ 4
Batasan Masalah...................................................................................................... 4
TINJUAN PUSTAKA .............................................................................................5
Jambu biji merah (Psidium guajava L.) .................................................................. 5
Jaringan Syaraf Tiruan .......................................................................................... 10
Arsitektur Jaringan Syaraf Tiruan ......................................................................... 11
Metode Backpropagation ...................................................................................... 13
Pengolahan Citra Digital ....................................................................................... 17
Analisis Sistem ...................................................................................................... 19
METODOLOGI PENELITIAN.............................................................................21
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................... 21
Bahan dan Alat ...................................................................................................... 21
Metode Penelitian.................................................................................................. 22
HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................................24
Perancangan Sistem .............................................................................................. 25
Perancangan Fisik Latar Buah .............................................................................. 26
Pre-proses .............................................................................................................. 26
Proses Pelatihan .................................................................................................... 27
Proses Pengujian ................................................................................................... 30
Hasil Pelatihan dan Pengujian Sistem ................................................................... 31
Desain Program ..................................................................................................... 39
KESIMPULAN DAN SARAN..............................................................................50
Kesimpulan ........................................................................................................... 50
Saran ...................................................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................52
Lampiran
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1. Tingkat kematangan buah jambu biji merah ......................................... 8
Tabel 2. Data buah jambu biji merah pelatihan ................................................... 32
Tabel 3. Data buah mentah jambu biji merah pengujian ..................................... 34
Tabel 4. Data buah matang jambu biji merah pengujian ..................................... 35
Tabel 5. Data buah lewat matang jambu biji merah pengujian ........................... 37
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1. Tampilan menu Login ........................................................................ 38
Gambar 2. Tampilan Home Program ................................................................... 39
Gambar 3. Tampilan Buka Gambar ..................................................................... 41
Gambar 4. Tampilan sebelum Crop Gambar ....................................................... 41
Gambar 5. Tampilan setelah Crop Gambar dan memilih tombol centang .......... 42
Gambar 6. Tampilan Penambahan Database ....................................................... 42
Gambar 7. Tampilan Pengujian ........................................................................... 43
Gambar 8. Tampilan tabel database pelatihan tersimpan .................................... 44
Gambar 9. Tampilan tabel riwayat pengujian ..................................................... 45
Gambar 10. Tampilan tutorial program .............................................................. 46
Gambar 11. Tampilan About penulis .................................................................. 46
Gambar 12. Tampilan Credit .............................................................................. 47
vii
Universitas Sumatera Utara
(Psidium guajava) DENGAN TEKNIK JARINGAN SYARAF
TIRUAN METODE BACKPROPAGATION
SKRIPSI
OLEH
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT
120308059
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
1
Universitas Sumatera Utara
2
IDENTIFIKASI KEMATANGAN BUAH JAMBU BIJI MERAH
(Psidium guajava) DENGAN TEKNIK JARINGAN SYARAF
TIRUAN METODE BACKPROPAGATION
SKRIPSI
OLEH:
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT
120308059
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana
di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
3
Judul Skripsi
:Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji Merah dengan teknik
Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation
Nama
: Fahmil Ikhsan Hidayat
NIM
: 120308059
Program Studi : Keteknikan Pertanian
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
(Lukman Adlin Harahap, STP, M.Si)
Ketua
(Sulastri Panggabean, STP, M.Si)
Anggota
Mengetahui,
(Ainun Rohanah, STP, M.Si)
Ketua Program Studi
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT : Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji
Merah dengan Teknik Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation,
dibimbing oleh LUKMAN ADLIN HARAHAP dan SULASTRI
PANGGABEAN.
Identifikasi kematangan buah jambu biji merah umumnya dilakukan secara
manual oleh petani. Buah dilihat secara visual oleh mata lalu direspon oleh otak untuk
membedakan tingkat kematangannya. Dalam jumlah yang besar akan sulit untuk
menjaga kinerjanya dikarenakan faktor keletihan dari otak tersebut. Penelitian ini
menggunakan metode pengukuran yang bersifat non-konvensional yaitu menggunakan
pengolahan citra digital (image processing) menghasilkan data yang akan diproses
secara pelatihan dengan jaringan syaraf tiruan (artificial neural network) kemudian
diolah dengan menggunakan perangkat lunak komputer sehingga dapat digunakan
untuk menentukan tingkat kematangan buah jambu biji merah. Buah jambu biji merah
dapat diidentifikasi berdasarkan input histogram warna citra (RGB) yang didapat dari
hasil pengambilan gambar terlebih dahulu yang dimana kemudian dibangun bentuk
aplikasi dengan menggunakan perangkat lunak visual basic. Dari beberapa sampel
pelatihan, pola data tingkat kematangan buah jambu biji merah memiliki bobot nilai
yang berbeda digunakan sebagai input pada jaringan syaraf tiruan dengan metode
backpropagation untuk membedakan buah mentah, matang dan busuk. Sistem
identifikasi ini mampu mengenali seluruh kategori buah dengan tingkat keberhasilan
identifikasi kebenaran 83.3%. Dari hasil identifikasi yang telah dilakukan menghasilkan
tiga output identifikasi yaitu jeruk matang 85%, lewat matang 75%, dan mentah 90%.
Hasil identifikasi ini dipengaruhi oleh kondisi dari cara pengambilan gambar buah.
Kata Kunci : Jaringan Syaraf Tiruan, Pengolahan Citra, backpropagation,
Identifikasi, kematangan, Jambu Biji Merah
ABSTRACT
FAHMIL IKHSAN HIDAYAT : Identification of Guava Maturity with Artificial
Neural Network Backpropagation Method, supervised by LUKMAN ADLIN
HARAHAP and SULASTRI PANGGABEAN.
Identification of guava maturity is generally done manually by the farmers.
Fruit seen visually by eyes and responded to by the brain to distinguish the level of
maturity. In large quantities it will be difficult to maintain the performance of the brain
due to the fatigue factor. This study was a non-conventional method of measurement
that used digital image processing to produce data that will be proce5ssed by artificial
neural networks and then processed using computer software that can be used to
determine the level of maturity of guava. Guava are identified based on the histrogram
input image color ( RGB ) that obtained from the results of the capture which then
application built by using Visual Basic software. Some sample of the learning pattern
guava data had different weighted values as input to the neural network by using
i
Universitas Sumatera Utara
ii
backpropagation method to distinguish raw, ripe and rotten fruits. This identification
system was capable to identify the entire category of fruit which were 83.3 % correct
identification. From the identification that had been done, resulting the identification of
the three outputs 85 % ripe citrus, over ripe 75 %, and 90 % raw. Results of the
identifications were affected by the shooting fruit process.
Key words : Artificial Neural Network, Image processing, backpropagation,
Identification, maturity, guava
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gunung Bayu pada tanggal 7 Agustus 1994 dari
Bapak Hidayat Darpo dan Ibu Jumini Siregar. Penulis merupakan anak ketiga dari
empat bersaudara.
Penulis memasuki SMA Swasta Raksana Medan pada tahun 2009 dan
tamat pada tahun 2012. Setelah menyelesaikan pendidikan di SMA, penulis
memasuki Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
melalui jalur UMB-PTN Reguler (Ujian Masuk Bersama Perguruan Tinggi Negeri
Reguler) pada tahun 2012.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif pada organisasi Ikatan
Mahasiswa Keteknikan Pertanian (IMATETA).
Penulis melaksanakan Praktek Kuliah Lapangan (PKL) di PT. Socfindo
pada tahun 2015.
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Identifikasi Kematangan Buah Jambu Biji Merah (Psidium guajava) dengan
Teknik Jaringan Syaraf Tiruan Metode Backpropagation” yang merupakan salah
satu syarat untuk melaksanakan penelitian di Program Studi Keteknikan Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
Bapak Lukman Adlin Harahap, STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan
kepada Ibu Sulastri Panggabean, STP. M.Si, selaku anggota komisi pembimbing
yang telah banyak membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran dan
kritikan yang sangat berharga kepada penulis sehingga skripsi ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Untuk penyempurnaan skripsi ini, maka kiranya penulis sangat
mengharapkan saran dan kritikan yang bersikap membangun agar kedepannya
dapat memperoleh hasil yang lebih baik.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang
membutuhkan.
Terima Kasih.
Medan, September 2016
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
Latar Belakang ........................................................................................................ 1
Tujuan Penelitian .................................................................................................... 3
Kegunaan Penelitian................................................................................................ 4
Batasan Masalah...................................................................................................... 4
TINJUAN PUSTAKA .............................................................................................5
Jambu biji merah (Psidium guajava L.) .................................................................. 5
Jaringan Syaraf Tiruan .......................................................................................... 10
Arsitektur Jaringan Syaraf Tiruan ......................................................................... 11
Metode Backpropagation ...................................................................................... 13
Pengolahan Citra Digital ....................................................................................... 17
Analisis Sistem ...................................................................................................... 19
METODOLOGI PENELITIAN.............................................................................21
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................... 21
Bahan dan Alat ...................................................................................................... 21
Metode Penelitian.................................................................................................. 22
HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................................24
Perancangan Sistem .............................................................................................. 25
Perancangan Fisik Latar Buah .............................................................................. 26
Pre-proses .............................................................................................................. 26
Proses Pelatihan .................................................................................................... 27
Proses Pengujian ................................................................................................... 30
Hasil Pelatihan dan Pengujian Sistem ................................................................... 31
Desain Program ..................................................................................................... 39
KESIMPULAN DAN SARAN..............................................................................50
Kesimpulan ........................................................................................................... 50
Saran ...................................................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................52
Lampiran
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1. Tingkat kematangan buah jambu biji merah ......................................... 8
Tabel 2. Data buah jambu biji merah pelatihan ................................................... 32
Tabel 3. Data buah mentah jambu biji merah pengujian ..................................... 34
Tabel 4. Data buah matang jambu biji merah pengujian ..................................... 35
Tabel 5. Data buah lewat matang jambu biji merah pengujian ........................... 37
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1. Tampilan menu Login ........................................................................ 38
Gambar 2. Tampilan Home Program ................................................................... 39
Gambar 3. Tampilan Buka Gambar ..................................................................... 41
Gambar 4. Tampilan sebelum Crop Gambar ....................................................... 41
Gambar 5. Tampilan setelah Crop Gambar dan memilih tombol centang .......... 42
Gambar 6. Tampilan Penambahan Database ....................................................... 42
Gambar 7. Tampilan Pengujian ........................................................................... 43
Gambar 8. Tampilan tabel database pelatihan tersimpan .................................... 44
Gambar 9. Tampilan tabel riwayat pengujian ..................................................... 45
Gambar 10. Tampilan tutorial program .............................................................. 46
Gambar 11. Tampilan About penulis .................................................................. 46
Gambar 12. Tampilan Credit .............................................................................. 47
vii
Universitas Sumatera Utara