IMPLEMENTASI JARINGAN SARAF TIRUAN UNTUK PENGENALAN POLA DAN PENERJEMAH AKSARA KARO DENGAN METODE
IMPLEMENTASI JARINGAN SARAF TIRUAN UNTUK
PENGENALAN POLA DAN PENERJEMAH AKSARA KARO DENGAN METODE ASSOCIATIVE MEMORY TIPE HETERO-ASSOCIATION
SKRIPSI
JAKUP GINTING
091401055
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
IMPLEMENTASI JARINGAN SARAF TIRUAN UNTUK
PENGENALAN POLA DAN PENERJEMAHAKSARA KARO DENGAN METODE
ASSOCIATIVE MEMORY TIPEHETERO-ASSOCIATION
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijasah Sarjana Ilmu Komputer
JAKUP GINTING
091401055
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PERSETUJUAN
Judul : IMPLEMENTASI JARINGAN SARAF TIRUAN UNTUK PENGENALAN POLA DAN PENERJEMAH AKSARA KARO DENGAN METODE ASSOCIATIVE MEMORY TIPE HETERO- ASSOCIATION Kategori : SKRIPSI Nama : JAKUP GINTING Nomor Induk Mahasiswa : 091401055 Program Studi : S1 ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, April 2014
Komisi Pembimbing : Pembimbing 1 Pembimbing 2 Dr. Poltak Sihombing, M.Kom Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc, M.Sc NIP. 196203171991031001 NIP. 198603032010121004 Diketahui/disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991031001
PERNYATAAN
IMPLEMENTASI JARINGAN SARAF TIRUAN UNTUK PENGENALAN POLA DAN PENERJEMAH AKSARA KARO DENGAN METODE ASSOCIATIVE
MEMORY TIPE HETERO-ASSOCIATION
SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, April 2014 Jakup Ginting 091401055
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, yang telah memberikan berkat dan kasih-Nya, serta segala sesuatu dalam hidup, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi S1 Ilmu Komputer, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, Universitas Sumatera Utara.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, Msc(CTM), Sp.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom. selaku Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer dan Dosen Pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktunya dan memberikan masukan yang bermanfaat bagi penulis.
4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc. M.Sc. selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer.
5. Bapak Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc, M.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya dalam memberikan masukan- masukan yang bermanfaat kepada penulis.
6. Ibu Dr. Erna Budhiarti Nababan, MIT selaku Dosen Pembanding I yang telah banyak meluangkan waktunya dalam memberikan masukan-masukan kepada penulis.
7. Bapak Amer Sharif, S.Si, M.Kom selaku Dosen Pembanding II yang telah banyak meluangkan waktunya dalam memberikan masukan-masukan kepada penulis.
8. Semua dosen serta pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU.
9. Ayahanda (Alm) M.Ginting dan Ibunda A. Br Tarigan yang selalu memberikan dukungan baik materi maupun non-materi, dukungan, kasih sayang, perhatian, serta doa tanpa henti kepada penulis.
10. Keempat kakakku, ketiga abang iparku dan kedua keponakanku yang selalu memberikan sukacita kepada penulis saat mengerjakan skripsi.
11. Teman seperjuangan 2009 Samuel, Septian, Jhonri, Yudhi, kelompok rohaniku Ressurexit Dominus, Kak Debora, Ales, Juni, (alm)Harmanto, Santo, Bertua, adik-adikku Mey, Winda, Dhini, Vera dan Satya, yang telah banyak memberikan inspirasi dan berdoa untuk penulis.
12. Teman-teman Koordinasi FMIPA 2011, 2012 dan 2013 yang menjadi teman dalam suka duka dan berbagi dalam pengerjaan skripsi
13. Semua pihak yang terlibat langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu demi satu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat terutama untuk diri sendiri dan juga kepada seluruh pembaca.
Medan, April 2014 Penulis,
ABSTRAK
Jaringan saraf tiruan adalah sistem pemroses informasi yang memiliki karakteristik mirip dengan jaringan saraf biologi. Jaringan saraf tiruan dibentuk sebagai generalisasi model matematika dari jaringan saraf biologi. Prinsip jaringan saraf tiruan ini meniru cara kerja sistem saraf otak manusia. Pengenalan pola merupakan salah satu fungsi dari pemanfaatan jaringan saraf tiruan, dimana suatu obyek dikenali polanya sehingga nantinya dapat membantu proses pengenalan dari suatu obyek yang polanya mengalami kerusakan. Metode associative memory tipe hetero-association merupakan arsitektur jaringan saraf tiruan yang dapat mengenali pola baik dengan data yang tidak lengkap atau dengan Noise. Proses kerja pada penelitian ini dimulai dengan digitalisasi citra Aksara Karo dari tulisan tangan pada kertas ke dalam citra digital dengan scanner kemudian diproses untuk memperoleh citra biner yang akhirnya diubah ke dalam bipolar dengan nilai 1 dan -1. Tahap selanjutnya nilai piksel dari citra tersebut dijadikan inputan bagi jaringan saraf tiruan. Akhir dari proses ini akan menghasilkan matriks bobot yang akan dijadikan sebagai tolak ukur untuk pengujian pengenalan pola karakter Aksara Karo. Penelitian ini memiliki dua pengujian, pertama pengujian terhadap data pengujian pola karakter Aksara Karo yang telah dilatih diperoleh tingkat pengenalan sebesar 82,7419%, kedua pengujian terhadap data pengujian pola karakter Aksara Karo yang tidak dilatih (testing) yang memiliki tingkat pengenalan sebesar 79,0323%. Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah metode associative memory tipe hetero-association dapat mengenal pola cukup baik, walaupun dengan proses pelatihan hanya 1 epoch.
Katakunci: Jaringan Saraf Tiruan, Associative Memory tipe Hetero-association,
Pengenalan Pola, Aksara Karo.
IMPLEMENTATION OF NEURAL NETWORK FOR AKSARA KARO PATTERN
RECOGNITION AND TRANSLATION WITH ASSOCIATIVE MEMORYHETERO-ASSOCIATION TYPE METHOD
ABSTRACT
Artificial neural networks are information processing systems that have characteristics similar to biological neural networks. Neural network was formed as a generalization of mathematical models of biological neural networks. Principles of artificial neural networks mimic the way the human brain nerve system working. Pattern recognition is one of the functions of utilization of artificial neural networks, where the pattern of an object is recognized so as to help in identification of damaged patterns. Associative memory hetero-association type is a method of neural network which is able to recognize both pattern with incomplete data or with Noise. This research begins by digitalizing the Aksara Karo character from handwritten on paper using scanner and processed to obtain binary images and in the end converted to bipolar with pixel value of 1 and -1. These images are then used as input for the neural network. The end result is a weight matrix that will be used for Aksara Karo character recognition. Test result using characters were used as training sample obtained a recognition rate of 82,7419%. Test using testing sample produced a recognition rate of 79,0323%. It may be concluded that method is Associative memory hetero-association type method can recognise the pattern well even with just 1 epoch train.
Keyword: Neural Network, Associative Memory Hetero-association Type, Pattern
Recognition, Aksara KaroDAFTAR ISI
3.1.2.1 Persyaratan Fungsional
3.2.1.1.1. Use Case Diagram
3.2.1.1. Perancangan Unified Modelling Language (UML)
3.2.1. Pemodelan Sistem
3.2. Pemodelan
3.1.3. Analisis Proses
3.1.2.2 Persyaratan NonFungsional
3.1.2 Analisis Persyaratan
3.2.1.1.3. Sequence Diagram
3.1.1 Analisis Masalah
3.1. Analisis Sistem
18 Bab 3 Analisis Dan Perancangan Sistem
16
16
13
13
3.2.1.1.2. Activity Diagram (Diagram Aktivitas)
31
13
20
34
31
29
29
28
28
21
20
31
19
19
19
19
32
3.3. Perancangan Flowchart
32
13
Hal . Persetujuan ii
Pernyataan iii
1
1.5. Manfaat Penelitian
3
1.4. Tujuan Penelitian
2
1.3. Batasan Masalah
2
1.2. Rumusan Masalah
1.1. Latar Belakang
1.6. Sistematika Penelitian
Bab 1 Pendahuluan
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar x
vii Daftar Isi viii
Abstract
Abstrak vi
Penghargaan iv
3
3 Bab 2 Landasan Teori
12
2.3. Pengenalan Pola Asosiatif
11
8
7
5
2.6. Tinjauan Penelitian Yang Berhubungan
2.5. Aksara Karo
2.4. Citra
2.2.5. Latihan
2.1. Jaringan Saraf Tiruan
2.2.4. Seleksi Ciri
2.2.3. Klasifikasi dan Segmentasi
2.2.2. Ekstraksi Fitur
2.2.1. Proses Pra Pengolahan
2.2. Pengenalan Pola
2.1.2. Manfaat Jaringan Saraf Tiruan
2.1.1. Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan
12
3.4. Perancangan Antarmuka Sistem
33
3.4.1. Form Utama
34
3.4.2. Form Pengolahan dan Pelatihan Citra
35
3.4.3. Form Pengujian Citra
36
3.5. Tahapan Sistem
36
3.6. Perancangan Arsitektur Jaringan
37
3.7. Pseudocode Program
45
3.7.1. Pseudocode Proses Pelatihan JST
45
3.7.2. Pseudocode Proses Pengujian JST
46 Bab 4 Implementasi dan Pengujian Sistem
48
4.1. Implementasi Sistem
48
4.1.1. Tampilan Antarmuka Sistem
48
4.1.1.1. Form Utama
48
4.1.1.2. Form Tentang
49
4.1.1.3. Form Pengolahan dan Pelatihan
50
4.1.1.4. Form Bantuan Pengolahan dan Pelatihan
52
4.1.1.5. Form Pengujian
52
4.1.1.4. Form Bantuan Pengujian
54
4.2. Pengujian
54
4.2.1. Pengujian Pada Citra Yang Telah Dilatih
54
4.2.2. Pengujian Pada Citra Testing
57
4.3.Analisis Penyebab Kegagalan Dalam Pengenalan Karakter
58 Bab 5 Kesimpulan dan Saran
60
5.1. Kesimpulan
60
5.2. Saran
60 Daftar Pustaka
61 Lampiran Listing Program A-1
Lampiran Curriculum Vitae B-1
Lampiran Citra Aksara Karo C-1
DAFTAR GAMBAR
Hal.Gambar 1.1 Beberapa contoh penulisan huruf “A”1 Gambar 2.1 Neuron dalam jaringan saraf tiruan
6 Gambar 2.2 Jaringan Lapis Tunggal
7 Gambar 2.3 Jaringan Multi Lapis
8 Gambar 2.4 Jaringan kompetitif
8 Gambar 2.5 Model pengenalan pola dengan pendekatan statistik
12 Gambar 2.6 Karakter Aksara Karo
17 Gambar 3.1 Use Case Diagram Sistem
30 Gambar 3.2 Activity Diagram Pelatihan
32 Gambar 3.3 Activity Diagram Pengujian
33 Gambar 3.4 Sequence Diagram Sistem
34 Gambar 3.5 Flowchart Proses Pelatihan dan Pengujian
36 Gambar 3.6 Rancangan Form Utama
37 Gambar 3.7 Rancangan Form Pengolahan dan Pengujian Citra
38 Gambar 3.8 Rancangan form Pengujian Citra
39 Gambar 3.9 Diagram Proses Sistem Secara Umum
40 Gambar 3.10 Urutan Pemrosesan Citra
42 Gambar 3.11 Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan Metode associative
45
memory tipe hetero-association untuk Pengenalan Pola
Karakter Aksara Karo
Gambar 4.1 Tampilan Form Utama48 Gambar 4.2 Tampilan Form Tentang
48 Gambar 4.3 Proses Pengambilan serta Pengubahan Ukuran Citra
49 Gambar 4.4 Proses Binerisasi Citra
50 Gambar 4.5 Proses Ekstraksi Fitur
50 Gambar 4.6 Tampilan Antarmuka Form Bantuan Pengolahan dan
51 Pelatihan
Gambar 4.7 Proses Pengujian Citra52 Gambar 4.8 Proses Pengujian Banyak Citra
52 Gambar 4.9 Tampilan Antarmuka Form Bantuan Pengujian
53
DAFTAR TABEL
Hal.Tabel 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case Pelatihan SistemTabel 3.2 Dokumentasi Naratif Use Case Pengujian SistemTabel 3.3 Simbol dan Keterangan Pada Flowchart30
31
35 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Citra yang Dilatih
Tabel 4.2 Citra yang Mengalami Kesalahan Dalam PengenalanTabel 4.3 Hasil Pengujian Citra yang Tidak DilatihTabel 4.4 Citra yang Mengalami Kesalahan Dalam PengenalanTabel 4.5 Tabulasi Kemiripan Karakter Pada Aksara Karo54
55
56
57
58