Verifikasi Seseorang Berdasarkan Citra Pembuluh Darah Menggunakan Ekstraksi Fitur Chain Code - Verification of a Person Based on the Vein Image Using Chain Code Feature Extraction.

(1)

Universitas Kristen Maranatha

VERIFIKASI SESEORANG

BERDASARKAN CITRA PEMBULUH DARAH

MENGGUNAKAN EKSTRAKSI FITUR CHAIN CODE

Andre Sitorus (0822107)

Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha email: tiantorus11@gmail.com

ABSTRAK

Pola yang dibentuk oleh pembuluh darah adalah ciri yang unik dari setiap manusia sehingga dapat dijadikan sebagai karakteristik biometrik. 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 ekstraksi fitur Chain Code. Untuk mengetahui tingkat akurasi dari perangkat lunak yang direalisasikan, dilakukan pengujian menggunakan 20 citra uji dari individu yang ada dalam database dan 4 citra uji dari individu yang tidak ada dalam database. Hasil pengujian menunjukkan persentase FRR sebesar 25%.

Kata kunci : Biometrik, Verifikasi, Citra Pembuluh Darah, Ekstraksi Fitur,

(2)

Universitas Kristen Maranatha

VERIFICATION OF A PERSON

BASED ON THE VEIN IMAGE

USING CHAIN CODE FEATURE EXTRACTION

Andre Sitorus (0822107)

Department of Electrical Engineering Maranatha Christian University email: tiantorus11@gmail.com

ABSTRACT

The pattern formed by blood vessels is unique attribute of each individual and can therefore be used as a biometric characteristic. Because of this uniqueness vein pattern can be used in the verification system. In this final project tested a method for verification of vein images featured extraction chain codes. To determine the level of accuracy, software testing is realized using 20 test images of individuals that exist in the database and test images of 4 individuals who are not in the database. Test result show the percentage 25% of FRR.

Keyword : Biometric, Verification, Vein Image, Feature Extraction, Chain Code, FRR

(3)

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Perumusan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 2

1.5 Pembatasan Masalah ... 2

1.6 Sistemika Penulisan ... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Biometrik ... 4

2.2 Pengertian Pembuluh Darah (Vena) ... 4

2.3 Sinar Inframerah ... 5

2.4 Pengolahan Citra Digital ... 7

2.4.1 Citra Grayscale ... 7

2.4.2 Citra Biner ... 8

(4)

Universitas Kristen Maranatha

2.4.4 Contrast Stretching ... 10

2.4.5 Local Thresholding ... 11

2.4.6 Morfologi Citra ... 11

2.4.7 Thinning ... 13

2.5 Ekstraksi Fitur ... 14

2.6 Chain Code (Kode Rantai) ... 14

2.7 Distance (Jarak) ... 16

2.8 False Acceptance Rate (FAR) dan False Rejected Rate (FRR) ... 17

2.9 MATLAB ... 18

2.9.1 Ruang Kerja MATLAB ... 18

2.9.2 Operator Dalam MATLAB ... 19

2.9.3 Pengolahan Citra Digital Menggunakan MATLAB ... 21

2.9.4 Membaca Citra ... 22

2.9.5 Menampilkan Citra ke Layar ... 22

2.9.6 M-file Editor ... 22

2.9.7 Graphic User Interface ... 23

BAB 3 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK 3.1 Arsitektur Perancangan ... 26

3.2 Diagram Alir ... 27

3.2.1 Diagram Alir Pembentukan Database ... 27

3.2.2 Diagram Alir Verifikasi ... 29

3.3 Menentukan Batas Euclidean Distance ... 30

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

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA DATA 4.1 Proses Pengujian Perangkat Lunak ... 34

4.1.1 Jenis Pengujian ... 34 4.1.2 Proses Pengujian Citra Uji dari Individu di dalam Database 34

(5)

vii

Universitas Kristen Maranatha 4.1.3 Proses Pengujian Citra Uji dari Individu di luar Database 36 4.2 Analisa Data ... 38

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 40 5.2 Saran ... 40 DAFTAR PUSTAKA ... 41 LAMPIRAN

(6)

viii

Universitas Kristen Maranatha DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembuluh Darah Vena ... 5

Gambar 2.2 Region Sinar Inframerah dalam Spektrum Elektromagnetik . 6 Gambar 2.3 Contoh Citra Grayscale ... 7

Gambar 2.4 Beberapa Contoh Citra Biner ... 8

Gambar 2.5 Huruf ‘T’ dan Representasi Biner dari Derajat Keabuan ... 8

Gambar 2.6 Distribusi Filter Gaussian 2-Dimensi ... 10

Gambar 2.7 Representasi Chain Codes ... 15

Gambar 2.8 Contoh Pengkodean dengan Chain Code ... 16

Gambar 2.9 Window MATLAB ... 19

Gambar 2.10 Contoh M-file Editor ... 23

Gambar 2.11 Jendela GUI pada MATLAB ... 24

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Verifikasi Pembuluh Darah ... 26

Gambar 3.2 Diagram Alir Pembentukan Database ... 27

Gambar 3.3 Diagram Alir Verifikasi ... 29

Gambar 3.4 Rancangan Tampilan Perangkat Lunak ... 33

Gambar 4.1 Pengujian Citra Uji Individu di Dalam Database ... 35

(7)

Universitas Kristen Maranatha DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengelompokan Cahaya Inframerah ... 6

Tabel 2.2 Operator Aritmatik ... 20

Tabel 2.3 Operator Relasional ... 20

Tabel 2.4 Operator Logika ... 21

Tabel 3.1 Penamaan Citra Database ... 28

Tabel 3.2a Pengujian Orang ke-1 sampai ke-5 ... 30

Tabel 3.2b Pengujian Orang ke-6 sampai ke-10 ... 31

Tabel 3.3 Jarak Rata-rata Setiap Individu ... 32

Tabel 3.4 Penjelasan Rancangan Tampilan Perangkat Lunak ... 33

Tabel 4.1a Hasil Citra Uji dari Individu yang Ada di dalam Database ... 35

Tabel 4.1b Hasil Citra Uji dari Individu yang Ada di dalam Database ... 36 Tabel 4.2a Hasil Citra Uji dari Individu yang Tidak Ada di Dalam Database 37 Tabel 4.2b Hasil Citra Uji dari Individu yang Tidak Ada di Dalam Database 38

(8)

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

Pola yang dibentuk oleh pembuluh darah menjadi ciri khas yang unik untuk setiap individu sehingga dapat digunakan sebagai karakteristik biometrik. Teknologi biometrik pada saat ini telah menjadi teknologi yang dapat diandalkan untuk memberikan tingkat keamanan yang tinggi dalam sistem pengidentifikasian seseorang. Teknologi biometrik dikembangkan karena dapat memenuhi dua fungsi yaitu identifikasi dan verifikasi. Teknik biometrik yang paling sering digunakan yaitu teknik biometrik tangan. Bagian-bagian dari tangan yang sering digunakan untuk pengenalan identitas seseorang adalah antara lain geometri tangan, sidik jari, garis telapak tangan, garis-garis pada ruas jari dan pembuluh darah. Pembuluh darah pada manusia tidak dapat dilihat dengan baik menggunakan kamera biasa. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah kamera yang memiliki sensitifitas terhadap cahaya inframerah yang bisa diserap oleh pembuluh darah sehingga citra pembuluh darah dapat ditangkap oleh kamera. Setelah itu dilakukan proses ekstraksi ciri pada citra. Namun, hasil dari ekstraksi ini sering tidak stabil yang disebabkan oleh kontras yang rendah pada hasil ekstraksi tersebut.

Pada tugas akhir ini penulis akan mencoba membuat aplikasi untuk memverifikasi seseorang dengan tidak membutuhkan kontak fisik langsung antara pengguna dengan alat. Teknologi biometrik yang digunakan adalah berdasarkan pada pola pembuluh darah yang berada di punggung tangan manusia. Teknik biometrik ini dipilih karena setiap orang memiliki pola pembuluh darah yang unik bahkan pada orang kembar sekalipun.

(9)

BAB 1 Pendahuluan

2 Universitas Kristen Maranatha Terdapat banyak metode yang sudah dikembangkan untuk pengenalan pola pembuluh darah. Pada Tugas Akhir ini metode yang penulis pilih untuk pengenalan pola pembuluh darah adalah ekstraksi fitur menggunakan Chain Code. 1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, masalah utama yang akan diangkat pada Tugas Akhir ini adalah merancang aplikasi untuk memverifikasi citra pembuluh darah seseorang dengan metode Chain Code menggunakan program MATLAB (Matrix Laboratory).

1.3 Perumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini meliputi :

1. Bagaimana merancang aplikasi untuk memverifikasi citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code pada program MATLAB?

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

1.4 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah:

1. Merealisasikan aplikasi metode ekstraksi fitur menggunakan Chain Code

untuk memverifikasi citra pembuluh darah.

2. Mengetahui tingkat keberhasilan dari aplikasi dalam memverifikasi citra pembuluh darah berdasarkan persentase FRR (False Rejected Rate). 1.5 Pembatasan Masalah

1. Jumlah citra yang akan digunakan adalah sebanyak 5 citra dari 10 orang yang berbeda (3 citra digunakan sebagai citra pelatihan dan 2 citra sebagai citra uji).

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. Ukuran citra yang digunakan adalah 120x120 piksel.

(10)

BAB 1 Pendahuluan

3 Universitas Kristen Maranatha 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, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi 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 metode Chain Code.

 Bab 3. Perancangan Perangkat Lunak

Bab ini berisi penjelasan desain yang akan dilakukan dalam membuat perangkat lunak untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code.

 Bab 4. Pengujian dan Analisa

Bab ini berisi data pengamatan hasil pengujian program, perhitungan tingkat keberhasilan metode 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.

(11)

40 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan analisa dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan “Verifikasi Seseorang Berdasarkan Citra Pembuluh Darah Menggunakan Ekstraksi Fitur Chain Code”.

5.1 Kesimpulan

1. Pembuatan program untuk memverifikasi seseorang berdasarkan citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code berhasil direalisasikan menggunakan MATLAB 2010.

2. Dari hasil pengujian program verifikasi citra pembuluh darah didapatkan persentase FRR sebesar 25%.

5.2 Saran

1. Ukuran dari citra yang digunakan sangat mempengaruhi keakuratan dari sistem, sehingga disarankan untuk menggunakan ukuran citra yang optimal.

2. Pada saat pengambilan citra disarankan agar menggunakan kondisi pencahayaan yang sama pada setiap citra.

(12)

41 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri (2009). Diktat Kuliah Bahasa Pemograman. Bandung: Universitas Kristen Maranatha.

2. Halomoan, Daniel (2013). Identification Of A Person Based On The Vein Image Using The Modified Hausdorff Distance. Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

3. Hartung, D., Pflug, A., and Busch, C. Featured extraction from vein images using spatial information and chain codes. In GI Sicherheit 2012 (March 2012), Lecture Notes in Computer Science, Gesellschaft fr Informatik (GI). 4. Prasetyo, Eko (2011). Pengolahan Citra Digital dan Aplikasinya

menggunakan Matlab. Yogyakarta: Andi Offset.

5. SYRIS. (2004). Technical Document About FAR, FRR and ERR. SYRIS Technology Corp.

6. http://digilib.usm.ac.id/files/disk1/4/gdl-usm--nurwakhida-182-1-artikel-a.pdf

diakses pada juni 2014.

7. http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Buku/Pengolahan Citra

Digital/Bab-11_Citra Biner.pdfdiakses pada juli 2014.

8. http://mti.ugm.ac.id/~anjik/si/Tgs-3.pdf diakses pada mei 2014.

9. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24865/4/ChapterII.pdf

diakses pada juni 2014.

10.

(1)

Universitas Kristen Maranatha DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengelompokan Cahaya Inframerah ... 6

Tabel 2.2 Operator Aritmatik ... 20

Tabel 2.3 Operator Relasional ... 20

Tabel 2.4 Operator Logika ... 21

Tabel 3.1 Penamaan Citra Database ... 28

Tabel 3.2a Pengujian Orang ke-1 sampai ke-5 ... 30

Tabel 3.2b Pengujian Orang ke-6 sampai ke-10 ... 31

Tabel 3.3 Jarak Rata-rata Setiap Individu ... 32

Tabel 3.4 Penjelasan Rancangan Tampilan Perangkat Lunak ... 33

Tabel 4.1a Hasil Citra Uji dari Individu yang Ada di dalam Database ... 35

(2)

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

(3)

BAB 1 Pendahuluan

Universitas Kristen Maranatha Terdapat banyak metode yang sudah dikembangkan untuk pengenalan pola pembuluh darah. Pada Tugas Akhir ini metode yang penulis pilih untuk pengenalan pola pembuluh darah adalah ekstraksi fitur menggunakan Chain Code. 1.2 Identifikasi Masalah

1.3 Perumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini meliputi :

1. Bagaimana merancang aplikasi untuk memverifikasi citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code pada program MATLAB?

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

1.4 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah:

1. Merealisasikan aplikasi metode ekstraksi fitur menggunakan Chain Code

untuk memverifikasi citra pembuluh darah.

2. Mengetahui tingkat keberhasilan dari aplikasi dalam memverifikasi citra pembuluh darah berdasarkan persentase FRR (False Rejected Rate). 1.5 Pembatasan Masalah

1. Jumlah citra yang akan digunakan adalah sebanyak 5 citra dari 10 orang yang berbeda (3 citra digunakan sebagai citra pelatihan dan 2 citra sebagai citra uji).

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. Ukuran citra yang digunakan adalah 120x120 piksel.

(4)

BAB 1 Pendahuluan

Universitas Kristen Maranatha 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, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi 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 metode Chain Code.

 Bab 3. Perancangan Perangkat Lunak

Bab ini berisi penjelasan desain yang akan dilakukan dalam membuat perangkat lunak untuk memverifikasi seseorang melalui citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code.

 Bab 4. Pengujian dan Analisa

Bab ini berisi data pengamatan hasil pengujian program, perhitungan tingkat keberhasilan metode 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.

(5)

40 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan analisa dari Tugas

Akhir ini serta saran untuk pengembangan “Verifikasi Seseorang Berdasarkan

Citra Pembuluh Darah Menggunakan Ekstraksi Fitur Chain Code”. 5.1 Kesimpulan

1. Pembuatan program untuk memverifikasi seseorang berdasarkan citra pembuluh darah menggunakan ekstraksi fitur Chain Code berhasil direalisasikan menggunakan MATLAB 2010.

2. Dari hasil pengujian program verifikasi citra pembuluh darah didapatkan persentase FRR sebesar 25%.

5.2 Saran

1. Ukuran dari citra yang digunakan sangat mempengaruhi keakuratan dari sistem, sehingga disarankan untuk menggunakan ukuran citra yang optimal.

2. Pada saat pengambilan citra disarankan agar menggunakan kondisi pencahayaan yang sama pada setiap citra.

(6)

41 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri (2009). Diktat Kuliah Bahasa Pemograman. Bandung: Universitas Kristen Maranatha.

2. Halomoan, Daniel (2013). Identification Of A Person Based On The Vein Image Using The Modified Hausdorff Distance. Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

menggunakan Matlab. Yogyakarta: Andi Offset.

5. SYRIS. (2004). Technical Document About FAR, FRR and ERR. SYRIS Technology Corp.

6. http://digilib.usm.ac.id/files/disk1/4/gdl-usm--nurwakhida-182-1-artikel-a.pdf

diakses pada juni 2014.

7. http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Buku/Pengolahan Citra

Digital/Bab-11_Citra Biner.pdfdiakses pada juli 2014.

8. http://mti.ugm.ac.id/~anjik/si/Tgs-3.pdf diakses pada mei 2014.

9. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24865/4/ChapterII.pdf

diakses pada juni 2014.

10.

Verifikasi Seseorang Berdasarkan Citra Pembuluh Darah Menggunakan Ekstraksi Fitur Chain Code - Verification of a Person Based on the Vein Image Using Chain Code Feature Extraction.