SKRIPSI HALAMAN SAMPUL IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI PEMBULUH DARAH RETINA

SKRIPSI
HALAMAN SAMPUL
IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI
DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI
PEMBULUH DARAH RETINA

Oleh :
Aris Siroojuddin Ahsan
2010-51-217

SKRIPSI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK
MEMPEROLEH GELAR SARJANA KOMPUTER

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2014

SKRIPSI
HALAMAN JUDUL
IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI

DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI
PEMBULUH DARAH RETINA

Oleh :
Aris Siroojuddin Ahsan
2010-51-217

SKRIPSI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK
MEMPEROLEH GELAR SARJANA KOMPUTER

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2014

ii

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

PENGESAHAN STATUS SKRIPSI

JUDUL

NAMA

: IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI
DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI
PEMBULUH DARAH RETINA
: ARIS SIROOJUDDIN AHSAN

Mengijinkan Skripsi Teknik Informatika ini disimpan di Perpustakaan Program
Studi Teknik Informatika Universitas Muria Kudus dengan syarat-syarat kegunaan
sebagai berikut:
1. Skripsi adalah hal milik Program Studi Teknik Informatika UMK Kudus
2. Perpustakaan Teknik Informatika UMK dibenarkan membuat salinan
untuk tujuan referensi saja
3. Perpustakaan juga dibenarkan membuat salinan Skripsi ini sebagai bahan
pertukaran antar institusi pendidikan tinggi
4. Berikan tanda √ sesuai dengan kategori Skripsi
Sangat Rahasia
Rahasia

√

(Mengandung
isi
tentang
keselamatan/
kepentingan Negara Republik Indonesia)
(Mengandung isi tentang kerahasiaan dari suatu
organisasi/badan tempat penelitian Skripsi ini
dikerjakan)

Biasa
Disahkan Oleh:

Penulis

Pembimbing Utama

Aris Siroojuddin Ahsan
NIM. 201051217

Endang Supriyati, M.Kom
NIDN. 0616088502

Alamat : Gemiring Kidul RT 02/RW 04
Nalumsari Jepara
Tanggal : 17 Juni 2014

Tanggal : 17 Juni 2014

iii

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

PERNYATAAN PENULIS

JUDUL

: IMPLEMENTASI
DIABETIC RETIN

FUZZY

C-MEANS

UNTUK

DETEKSI

OPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI

PEMBULUH DARAH RETINA
NAMA

: ARIS SIROOJUDDIN AHSAN

NIM

: 2010-51-217

“Saya menyatakan dan bertanggung jawab dengan sebenarnya bahwa Skripsi ini
adalah hasil karya saya sendiri kecuali cuplikan dan ringkasan yang masing-masing
telah saya jelaskan sumbernya. Jika pada waktu selanjutnya ada pihak lain yang
mengklain bahwa Skripsi ini sebagai karyanya, yang disertai bukti-bukti yang cukup,
maka saya bersedia untuk dibatalkan gelar Sarjana Komputer saya beserta segala hak
dan kewajiban yang melekat pada gelar tersebut”.

Kudus, 24 Juni 2014

ARIS SIROOJUDDIN AHSAN
Penulis

iv

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

PERSETUJUAN SKRIPSI
JUDUL

: IMPLEMENTASI

FUZZY

C-MEANS

UNTUK

DETEKSI

DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI
PEMBULUH DARAH RETINA
NAMA

: ARIS SIROOJUDDIN AHSAN

NIM

: 2010-51-217

Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui,

Kudus, 28 Mei 2014
Pembimbing Utama

Pembimbing Pembantu

Endang Supriyati, M.Kom
NIDN. 0629077402

Tutik Khotimah, M.Kom
NIDN. 0608068502
Mengetahui

Ka. Progdi Teknik Informatika

Ahmad Jazuli, M.Kom
NIDN. 0406107004

v

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

PENGESAHAN SKRIPSI
JUDUL

: IMPLEMENTASI

FUZZY

C-MEANS

UNTUK

DETEKSI

DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI
PEMBULUH DARAH RETINA
NAMA

: ARIS SIROOJUDDIN AHSAN

NIM

: 2010-51-217

Skripsi ini telah diujikan dan dipertahankan di hadapan Dewan Penguji pada Sidang
Skripsi tanggal 17 Juni 2014. Menurut pandangan kami, Skripsi ini memadai dari
segi kualitas untuk tujuan penganugrahan gelar Sarjana Komputer (S.Kom)
Kudus, 24 Juni 2014
Ketua Penguji

Anggota Penguji 1

Arief Susanto, S.T., M. Kom
NIDN. 0603047104
Mengetahui

Rizkysari Meimaharani, M.Kom
NIDN. 0620058501

Dekan Fakultas Teknik

Ka. Progdi Teknik Informatika

Rochmad Winarso, S.T, M.T
NIS. 0610701000001138

Ahmad Jazuli, M.Kom
NIDN. 0406107004
vi

ABSTRACT

Diabetic Retinopathy is a common complication from diabetes mellitus which
is main causes of blindness. This is due to the occurrence of diabetic retinopathy
diagnosis frequently late. Initial diagnosis of diabetic retinopathy usually performed
by observe retinal image of the fundus camera directly. The results from retinal
fundus camera imaging usually cannot provide a clear picture to retina’s blood
vessels. So, it would complicate to analyze the retinal image for ophthalmologists.
To performed early detection well, it required a system that able to detect Diabetic
retinopathy based on retinal blood vessels image processing results, obtained from
the fundus camera. In this research, the methods that used to obtain a clear and detail
picture of the blood vessels is the median filter as a method of image enhancement
and Gabor filters as a method of segmentation.Before the median filtering, RGB
image from the fundus camera is converted into YCbCr image, and Y channel are
separated for further processing with median filtering. To detect diabetic retinopathy
blood vessels image segmentation results will be calculated its entropy values and
skewness. Then, it clustered with the Fuzzy C-Means algorithm.The result from this
research shows FCM algorithm with a variable input of entropy value and skewness
able to detect the normal retina and Diabetic Retinopathy to the accuracy level 90%
precisely, so it can be used for the physician consideration to treat patients of diabetic
retinopathy.
Keywords: Diabetic Retinopathy, Blood Vessels, Gabor, FCM.

vii

ABSTRAK

Diabetic Retinopathy merupakan komplikasi umum dari Diabetes Melitus
yang menjadi penyebab utama terjadinya kebutaan. Hal ini dikarenakan, sering
terjadinya keterlambatan diagnosis Diabetic Retinopathy. Diagnosis awal Diabetic
Retinopathy biasanya dilakukan dengan mengamati secara langsung citra retina dari
kamera fundus. Hasil pencitraan retina dari kamera fundus biasanya tidak dapat
memberikan gambaran yang jelas terhadap pembuluh darah retina, sehingga akan
menyulitkan dokter mata untuk menganalisis citra retina tersebut. Agar deteksi dini
dapat dilakukan dengan baik, maka dibutuhkan sistem yang mampu mendeteksi
Diabetic Retinopathy berdasarkan pembuluh darah retina hasil pengolahan citra
retina yang diperoleh dari kamera fundus. Pada penelitian ini, metode yang
digunakan untuk mendapatkan gambaran pembuluh darah yang jelas dan terperinci
adalah median filter sebagai metode image enhancement dan filter gabor sebagai
metode segmentasi. Sebelum dilakukan median filter, citra RGB dari kamera fundus
diubah menjadi citra YCbCr, dan channel Y dipisahkan untuk selanjutnya diproses
dengan median filtering. Untuk mendeteksi Diabetic Retinopathy citra hasil
segmentasi pembuluh darah akan dihitung nilai entropy dan skewness-nya,
selanjutnya di-cluster dengan algoritma Fuzzy C-Means (FCM). Hasil dari penelitian
ini menunjukkan bahwa algoritma FCM dengan input variabel berupa nilai entropy
dan skewness mampu mendeteksi retina normal dan Diabetic Retinopathy secara
tepat dengan tingkat akurasi sebesar 90%, sehingga dapat digunakan sebagai
pertimbangan dokter untuk melakukan tindakan pada penderita Diabetic
Retinopathy.
Kata Kunci: Diabetic Retinopathy, Pembuluh Darah, Gabor, FCM.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena Rahmat dan Hidayah-Nya penulis mampu
menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “IMPLEMENTASI FUZZY CMEANS UNTUK DETEKSI DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN
SEGMENTASI PEMBULUH DARAH RETINA”.
Skripsi ini disusun guna melengkapi salah satu persyatan untuk memperoleh
Gelar Kesarjanaan Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik Universitas
Muria Kudus. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1.

Bapak Prof. Dr. Dr. Sarjadi, Sp. PA, selaku Rektor Universitas Muria
Kudus.

2.

Bapak Rochmad Winarso, ST, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muria Kudus.

3.

Bapak Ahmad Jazuli, S.Kom, M.Kom, selaku Ketua Program Studi Teknik
Informatika Universitas Muria Kudus.

4.

Ibu Endang Supriyati, M.Kom, selaku pembimbing 1 Skripsi penulis.

5.

Ibu Tutik Khotimah, M.Kom, selaku pembimbing 2 Skripsi penulis.

6.

Ibu dan Bapak serta Kakakku yang senantiasa memberikan dukungan
semangat, doa yang sangat berarti.

7.

Teman-teman TI Angkatan 2010 yang tidak bisa penulis sebutkan satu
persatu yang telah memberikan saran dan motivasi.

8.

Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak bisa
disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih
terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis menharap kritik dan saran dari
berbagai pihak untuk sempurnanya sebuah karya tulis. Selain itu penulis juga
berharap semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi semua.
Kudus, 24 Juni 2014
Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN SAMPUL ............................................................................................. i
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... ii
PENGESAHAN STATUS SKRIPSI ....................................................................... iii
PERNYATAAN PENULIS .................................................................................... iv
PERSETUJUAN SKRIPSI .......................................................................................v
PENGESAHAN SKRIPSI ...................................................................................... vi
ABSTRACT .......................................................................................................... vii
ABSTRAK ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ix
DAFTAR ISI ............................................................................................................x
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang Masalah .................................................................................. 1

1.2

Rumusan Masalah............................................................................................ 5

1.3

Batasan Masalah .............................................................................................. 5

1.4

Tujuan Penelitian ............................................................................................. 5

1.5

Manfaat Penelitian ........................................................................................... 6
1.5.1 Manfaat Penelitian Bagi Masyarakat .................................................... 6
1.5.2 Manfaat Penelitian Bagi Akademik ...................................................... 6
1.5.3 Manfaat Penelitian Bagi Pengembang IPTEK....................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Penelitian Terkait ............................................................................................. 7

2.2

Landasan Teori ................................................................................................ 9
2.2.1 Diabetic Retinopathy ............................................................................ 9
2.2.2 Citra Digital Retina ............................................................................ 10
2.2.3 Pengolahan Citra Digital .................................................................... 12

x

2.2.4 Ekstraksi Fitur .................................................................................... 13
2.2.5 Fuzzy C-Means ................................................................................... 14
2.2.6 Confusion Matrix ............................................................................... 16
2.3

Kerangka Pemikiran ...................................................................................... 18

BAB III METODE PENELITIAN
3.1

Metode Pengumpulan Data ............................................................................ 19

3.2

Metode Perancangan Deteksi Diabetic Retinopathy ....................................... 19
3.2.1 Citra Retina ........................................................................................ 20
3.2.2 Preprocessing .................................................................................... 20
3.2.3 Segmentation ...................................................................................... 21
3.2.4 Feature Extraction ............................................................................. 21
3.2.5 Clustering .......................................................................................... 21
3.2.6 Evaluasi ............................................................................................. 22

BAB IV PERANCANGAN SISTEM
4.1

Diagram Blok Deteksi Diabetic Retinopathy .................................................. 23
4.1.1 Tahap Preprocessing .......................................................................... 24
4.1.2 Tahap Segmentation ........................................................................... 26
4.1.3 Tahap Feature Extraction ................................................................... 27
4.1.4 Tahap FCM Clustering ....................................................................... 28
4.1.5 Diagram Blok Pengenalan Citra Retina .............................................. 29

4.2

Perancangan GUI ........................................................................................... 30
4.2.1 Rancangan Halaman Menu ................................................................. 30
4.2.2 Rancangan Halaman Clustering.......................................................... 31
4.2.3 Rancangan Halaman Pengenalan Citra Retina .................................... 31
4.2.4 Rancangan Halaman Help .................................................................. 32
4.2.5 Rancangan Halaman About................................................................. 32

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1

Data Uji Coba ................................................................................................ 33

5.2

Pelaksanaan Uji Coba .................................................................................... 33

5.3

Parameter Uji Coba........................................................................................ 34

5.4

Hasil dan Analisis Uji Coba ........................................................................... 34
5.4.1 Preprocessing .................................................................................... 34

xi

5.4.2 Segmentasi dengan Gabor Filter ......................................................... 38
5.4.3 Ekstraksi Fitur .................................................................................... 40
5.4.4 Clustering .......................................................................................... 41
5.5

Penggunaan Sistem ........................................................................................ 64

BAB VI PENUTUP
6.1

Simpulan ....................................................................................................... 69

6.2

Saran ............................................................................................................. 69

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 71
LAMPIRAN ........................................................................................................... 72

xii

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1 Confusion Matrix .................................................................................. 16
Tabel 2.2 Instrumen Pengukuran .......................................................................... 17
Tabel 4.1

Konfusi Matriks Dua Kelas .................................................................. 30

Tabel 5.1 Jumlah Citra Retina dan Penggunaannya .............................................. 33
Tabel 5.2 Hasil Ekstraksi Ciri ............................................................................... 40
Tabel 5.3 Parameter Awal FCM Clustering .......................................................... 44
Tabel 5.4 Derajat Keanggotaan Awal ................................................................... 44
Tabel 5.5 Hasil Ekstraksi Ciri Skewness dan Entropy ........................................... 46
Tabel 5.6 Pusat Cluster Akhir Percobaan Pertama ................................................ 48
Tabel 5.7 Jarak Pusat Cluster dan Anggotanya ..................................................... 49
Tabel 5.8 Konfusi Matriks Percobaan Pertama ..................................................... 50
Tabel 5.9 Hasil Ekstraksi Ciri Energi.................................................................... 51
Tabel 5.10 Jarak Pusat Cluster dan Anggotanya ..................................................... 53
Tabel 5.11 Konfusi Matriks Percobaan Pertama ..................................................... 54
Tabel 5.12 Pengenalan Citra Retina ........................................................................ 55
Tabel 5.13 Konfusi Matriks Pengenalan Citra RetinaPercobaan Pertama ................ 57
Tabel 5.14 Konfusi Matriks Pengenalan Citra Retina Percobaan Kedua ................. 57
Tabel 5.15 Hasil Pengenalan .................................................................................. 58

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1

Citra Digital ..................................................................................... 10

Gambar 2.2

Citra YCbCr ..................................................................................... 11

Gambar 2.3

Citra Retina ...................................................................................... 11

Gambar 2.4

Kerangka Pemikiran Implementasi Fuzzy C-Means untuk Deteksi
Diabetic Retinopathy Berdasarkan Segmentasi
Pembuluh Darah Retina .................................................................... 18

Gambar 3.1

Perancangan Sistem Deteksi Diabetic Retinopathy ........................... 20

Gambar 4.1

Diagram Blok Utama Sistem ............................................................ 23

Gambar 4.2

Digram Blok Clustering ................................................................... 24

Gambar 4.3

Digram Blok Tahap Preprocessing ................................................... 24

Gambar 4.4

Digram Blok Proses RGB to YCbCr ................................................ 25

Gambar 4.5

Digram Blok Pemisahan Channel Y ................................................. 25

Gambar 4.6

Digram Blok Proses Median Filter ................................................... 26

Gambar 4.7

Digram Blok Tahap Segmentation .................................................... 27

Gambar 4.8

Digram Blok Tahap Feature Extraction ........................................... 27

Gambar 4.9

Digram Blok Tahap FCM Clustering ............................................... 28

Gambar 4.10 Digram Blok Pengenalan Citra Reina ............................................... 29
Gambar 4.11 Rancangan Halaman Menu ............................................................... 30
Gambar 4.12 Rancangan Halaman Clustering ....................................................... 31
Gambar 4.13 Rancangan Halaman Pengenalan Citra Retina ..................................31
Gambar 4.14 Rancangan Halaman Help ................................................................ 32
Gambar 4.15 Rancangan Halaman About .............................................................. 32
Gambar 5.1

Perubahan Ruang Warna RGB ke YCbCr......................................... 35

Gambar 5.2

Pemisahan Channel Warna, Y, Cb, dan Cr ....................................... 36

Gambar 5.3

Hasil Median Filter .......................................................................... 37

Gambar 5.4

Proses Preprocessing ....................................................................... 37

Gambar 5.5

Proses Gabor Filter .......................................................................... 38

Gambar 5.6

Overall Gabor Response .................................................................. 39

Gambar 5.7

FCM Clustering ............................................................................... 42

xiv

Gambar 5.8

Fungsi Objektif Percobaan Pertama .................................................. 48

Gambar 5.9

Plot pusat cluster dan anggotanya ..................................................... 49

Gambar 5.10 Fungsi Objektif Percobaan Pertama .................................................. 52
Gambar 5.11 Plot pusat cluster dan anggotanya ..................................................... 52
Gambar 5.12 Menu Utama .................................................................................... 64
Gambar 5.13 Help ................................................................................................. 65
Gambar 5.14 About ............................................................................................... 65
Gambar 5.15 Halaman Clustering ......................................................................... 66
Gambar 5.16 Halaman Pengenalan Citra Retina .................................................... 67

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
Lampiran 1

: Lembar Catatan Bimbingan Konsultasi Pembimbing 1 ................... 72

Lampiran 2

: Lembar Catatan Bimbingan Konsultasi Pembimbing 2 ................... 73

xvi