DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI PEMBULUH DARAH ...eprints.umk.ac.id/3106/1/HAL._JUDUL.pdf · PEMBULUH DARAH RETINA Oleh : Aris Siroojuddin Ahsan 2010-51-217 ... RGB image

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

ii

SKRIPSI

HALAMAN JUDUL

IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI



Oleh :

Aris Siroojuddin Ahsan

2010-51-217

SKRIPSI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK

MEMPEROLEH GELAR SARJANA KOMPUTER

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNIK


2014

iii


PENGESAHAN STATUS SKRIPSI

JUDUL : IMPLEMENTASI FUZZY C-MEANS UNTUK DETEKSI



NAMA : 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 (Mengandung isi tentang keselamatan/

kepentingan Negara Republik Indonesia)

Rahasia (Mengandung isi tentang kerahasiaan dari suatu

organisasi/badan tempat penelitian Skripsi ini

dikerjakan)

Biasa

Disahkan Oleh:

Penulis Pembimbing Utama

Aris Siroojuddin Ahsan Endang Supriyati, M.Kom

NIM. 201051217 NIDN. 0616088502

Alamat : Gemiring Kidul RT 02/RW 04

Nalumsari Jepara

Tanggal : 17 Juni 2014 Tanggal : 17 Juni 2014

√

iv


PERNYATAAN PENULIS


DIABETIC RETIN OPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI



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

v


PERSETUJUAN SKRIPSI





NIM : 2010-51-217

Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui,

Kudus, 28 Mei 2014

Pembimbing Utama

Endang Supriyati, M.Kom

NIDN. 0629077402

Pembimbing Pembantu

Tutik Khotimah, M.Kom

NIDN. 0608068502

Mengetahui

Ka. Progdi Teknik Informatika

Ahmad Jazuli, M.Kom

NIDN. 0406107004

vi


PENGESAHAN SKRIPSI





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

Arief Susanto, S.T., M. Kom

NIDN. 0603047104

Anggota Penguji 1

Rizkysari Meimaharani, M.Kom

NIDN. 0620058501 Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Rochmad Winarso, S.T, M.T

NIS. 0610701000001138

Ka. Progdi Teknik Informatika

Ahmad Jazuli, M.Kom

NIDN. 0406107004

vii

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.

viii

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.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena Rahmat dan Hidayah-Nya penulis mampu

menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “IMPLEMENTASI FUZZY C-

MEANS 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

x

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

xi

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

xii

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

xiii

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

xiv

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

xv

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

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

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

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

Documents

DIABETIC RETINOPATHY BERDASARKAN SEGMENTASI PEMBULUH DARAH ...eprints.umk.ac.id/3106/1/HAL._JUDUL.pdf · PEMBULUH DARAH RETINA Oleh : Aris Siroojuddin Ahsan 2010-51-217 ... RGB image