i
TUGAS AKHIR
REKONSTRUKSI GAMBAR 3D MIKROSTRUKTUR
KOMPOSIT POLIMER
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer di Program Studi Informatika
Oleh :
Bagus Satrio Budi
1461405009
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA
2019
FINAL PROJECT
3D MICROSTRUCTURE IMAGE
RECONSTRUCTION OF POLYMER COMPOSITE
Prepared as partial fulfilment of the requirement for the degree of
Sarjana Komputer at Informatics Deparment
By :
Bagus Satrio Budi
1461405009
INFORMATICS DEPARMENT
FACULTY ENGINEERING
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA
2019
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Allah yang Maha Kuasa yeng senantiasa
melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga dapat terselesaikan Tugas Akhir
yang berjdul :
“REKONSTRUKSI GAMBAR 3D MIKROSTRUKTUR KOMPOSIT
POLIMER”
Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu persyaratan
menyelesaikan studi di Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya. Penulis menyadari
bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan
sampai pada penyusunan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan
terimakasih kepada :
(1) Allah SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikan
kekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.
(2) Kepada kedua orang tua dan istri tercinta yang selama ini telah membantu
peneliti dalam bentuk perhatian, kasih sayang, semangat, serta doa yang
tidak henti-hentinya mengalir demi kelancaran dan kesuksesan peneliti
dalam menyelesaikan skripsi ini.
(3) Kepada Ibu Dr. Fajar Astuti Hermawati, S.Kom.,M.Kom., selaku dosen
pembimbing yang selalu memberikan bimbingan, arahan, dorongan, dan
semangat kepada peneliti, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
(4) Kepada Bapak Dr. Ir. Sajiyo M.Kes, selaku dekan fakultas Teknik
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya.
(5) Segenap dosen dan seluruh staf akademik yang selalu membantu dalam
memberikan fasilitas, ilmu, serta pendidikan pada peneliti hingga dapat
menunjang dalam penyelesaian skripsi ini.
(6) Teman-teman seperjuangan dari Teknik Informatika angkatan 2014 hingga
Skripsi, Syahroni, Arif, Anwar, Anton, Jumari yang telah memberikan
banyak masukan serta dukungan kepada peneliti.
(7) Teman-teman kantor di Biznet Surabaya terimaksih telah menjadi sahabat
terbaik bagi peneliti yang selalu memberikan dukungan, semangat, motivasi,
serta doa hingga peneliti dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
(8) Serta masih banyak lagi pihak-pihak yang sangat berpengaruh dalam proses
penyelesaian skripsi yang yang tidak bisa penelti sebutkan satu-persatu.
Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala
kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga tugas akhir ini membawa
manfaat bagi pengembangan ilmu.
vi
Halaman ini sengaja dikosongkan
vii
ABSTRAK
Nama : Bagus Satrio Budi
Program Studi : Teknik Informatika
Judul : Rekonstruksi Gambar 3D Mikrostruktur Komposit
Polimer
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menghasilkan
suatu program rekonstruksi 3D yang dapat membantu user dalam
menganasila pendistribusian material komposit polimer (Polipropylene).
Pertama kali adalah gambar diproses konversi grayscale. Tahapan
selanjutnya adalah citra grayscale diproses enhancement menggunakan filter
Gaussian, filter Gaussian sendiri memiliki beberapa parameter yaitu ukuran
filter 3x3, 5x5, 7x7, dan seterusnya, dan parameter standart deviasi. Setelah
citra grayscale di filter kemudian citra dirubah menjadi citra negatif.
Kemudian citra enhancement dikalikan dengan komplemen citra negatif.
Hasil perkalian citra kemudian di segmentasikan menggunakan Otsu
Multilevel Tresholding atau Kmeans Clustering. pada tahapan enhancement
menggunakan filter Gaussian sangatlah penting dikarenakan dapat
mempengaruhi hasil 3D nantinya. Kemudian gambar di beri permukaan agar
membentuk 3D gambar mikrostruktur komposit polimer (Polipropylene).
Hasil dari pengujian di dapatkan nilai parameter terbaik untuk ukuran filter
Gaussian adalah 9x9, nilai standart deviasi 40 – 60, dan metode yang
digunakan adalah Otsu Multilevel Thresholding dengan level segmentasi 4.
Aplikasi ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak seperti Matlab.
Kata Kunci : Otsu Multilevel Thresholding, Rekontruksi 3D, Mikrostruktur,
Kmeans Clsutering, Filter Gaussian
viii
Halaman ini sengaja dikosongkan
ix
ABSTRACT
Name : Bagus Satrio Budi
Department : Informatics Deparment
Title : 3D Microstructure Image Reconstruction Of Polymer
Composite
The objective of this research is to produce a 3D reconstruction
program that can help users to analyze distribution of polymer composite
materials (Polipropylene).
Firstly the image is processed by grayscale conversion. The next step
is the grayscale image enhancement process using a Gaussian filter. The
Gaussian filter has several parameters, namely the filter size 3x3, 5x5, 7x7,
and so on, and the standard deviation parameters. After the grayscale image
is filtered then the image is changed into a negative image. After that the
enhancement image is multiplied by the negative image complement. The
image multiplication results then segmented by Otsu Multilevel Tresholding
or Kmeans Clustering. The enhancement stage using a Gaussian filter is very
important because it can influence 3D result. Then the image is given a
surface to form 3D polymer composite microstructure (Polipropylene). The
best value of experiment result the Gaussian filter size is 9x9, the standard
deviation value is 40 – 60. Otsu Multilevel Thresholding method with
segmentation level 4 give the best result. This application was applied using
software such as Matlab.
Keyword : Otsu Multilevel Thresholding, 3D Reconstruction,
Microstructure, Kmeans Clsutering, Gaussian Filter
x
Halaman ini sengaja dikosongkan
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN.......................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN & PERSETUJUAN PUBLIKASI TA ...... iii
KATA PENGANTAR .................................................................................. v
ABSTRAK .................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv
DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................. xvii
BAB 1 PENDAHULUAN............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................ 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ............................. 3
2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 3
2.1.1 Studi Tentang Rekonstruksi 3D ................................................ 3
2.2 Dasar Teori ........................................................................................ 8
2.2.1 Mikrostruktur Komposit Polimer ............................................ 8
2.2.2 Rekontruksi 3D .......................................................................... 9
2.2.3 Matlab ......................................................................................... 9
2.2.4 Mesh 3D ...................................................................................... 10
2.2.5 Citra ............................................................................................ 11
2.2.6 Citra Grayscale .......................................................................... 11
2.2.7 Citra Biner .................................................................................. 12
2.2.8 Segmentasi Citra ........................................................................ 12
2.2.9 Bas-Relief .................................................................................... 13
2.2.10 Gaussian Filter ......................................................................... 13
xii
2.2.11 Otsu Multilevel Thresholding ................................................. 15
2.2.12 Kmeans Clustering ................................................................... 17
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 21
3.1 Perangkat ........................................................................................... 21
3.2 Data ..................................................................................................... 22
3.3 Desain Sistem ..................................................................................... 23
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 31
4.1 Implementasi Sistem.......................................................................... 31
4.1.1 Implementasi Antar Muka ........................................................ 31
4.1.1.1 Menu Open ........................................................................... 31
4.1.1.2 Panel Enhancement............................................................. 33
4.1.1.3 Panel Segmentasi ................................................................. 34
4.1.2 Implementasi Fungsi .................................................................. 38
4.1.2.1 Fungsi Filter Gaussian ........................................................ 38
4.1.2.2 Fungsi Segmentasi ............................................................... 38
4.1.2.3 Fungsi Surf 3D ..................................................................... 40
4.2 Pengujian Sistem ............................................................................... 41
4.2.1 Pengujian Parameter Filter Gaussian ...................................... 41
4.2.2 Pengujian Metode Segmentasi .................................................. 50
4.2.3 Pengujian Dengan Berbagai Jenis Gambar ............................. 54
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 59
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 59
5.2 Saran ................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 61
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Contoh gambar 3D mikroorganisme ........................................ 9
Gambar 2.2. Visualisasi 256 aras keabuan ................................................... 12
Gambar 2.3. Contoh penggunaan filter Gaussian ......................................... 15
Gambar 3.1. Contoh gambar komposit polimer lembaran ............................ 22
Gambar 3.2. Pengambilan gambar dengan mikroskop ................................. 23
Gambar 3.3. Contoh gambar mikrostruktur komposit polimer..................... 23
Gambar 3.4. Blok Diagram ........................................................................... 24
Gambar 3.5. Contoh input gambar mikrostuktur .......................................... 24
Gambar 3.6. Kiri (Gambar asli) kanan (Gambar grayscale) ......................... 25
Gambar 3.7. Hasil gambar setelah enhancement .......................................... 25
Gambar 3.8. Kiri (Citra Grayscale) Kanan (Citra Biner).............................. 26
Gambar 3.9. Hasil citra komplemen dari citra biner ..................................... 26
Gambar 3.10. Hasil perkalian citra ............................................................... 27
Gambar 3.11. Hasil Segmentasi Otsu Multilevel ......................................... 28
Gambar 3.12. Hasil Segmentasi Kmeans Clustering .................................... 28
Gambar 3.13. Hasil 3D Level 3 Kiri (Otsu) Kanan (Kmeans) ..................... 29
Gambar 4.1. Tampilan Awal ........................................................................ 31
Gambar 4.2. MenuBar File ........................................................................... 32
Gambar 4.3. Tampilan Pop-up ketika tombol pilih gambar diklik ............... 32
Gambar 4.4. Tampilan setelah memilih gambar ........................................... 32
Gambar 4.5. Tampilan panel enhancement .................................................. 33
Gambar 4.6. Contoh pengisian panel enhancement ...................................... 33
Gambar 4.7. Kiri (Citra Asli) Kanan (Citra Enhancement) .......................... 34
Gambar 4.8. Tampilan Error Alert ............................................................... 34
Gambar 4.9. Tampilan panel segmentasi ...................................................... 34
xiv
Gambar 4.10. Error Alert ketika level belum diisi ........................................ 35
Gambar 4.11. Error Alert ketika level terlalu tinggi ..................................... 35
Gambar 4.12. Tampilan panel hasil segmentasi............................................ 36
Gambar 4.13. Tampilan Panel 3D ................................................................. 36
Gambar 4.14. Tampilan Toolbar pada program ............................................ 37
Gambar 4.15. Fungsi toolbar 3D rotate ......................................................... 37
Gambar 4.16. Fungsi toolbar Zoom in dan Zoom out................................... 37
Gambar 4.17. Hasil dari fungsi Otsu Multilevel ........................................... 38
Gambar 4.18. Hasil dari fungsi perkalian citra ............................................. 39
Gambar 4.19. Hasil dari fungsi Kmeans Clustering ..................................... 40
Gambar 4.20. Hasil dari fungsi Surf 3D ....................................................... 40
Gambar 4.21. Sampel Gambar untuk pengujian ........................................... 41
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Minimun dan recomended spesifikasi .................................................... 21
Tabel 4.1. Pengujian parameter filter Gaussian ....................................................... 42
Tabel 4.2. Pengujian metode segmentasi ................................................................. 50
Tabel 4.3. Pengujian berbagai jenis gambar ............................................................ 54
xvi
Halaman ini sengaja dikosongkan
xvii
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1. Persamaan binerisasi ..................................................................... 12
Persamaan 2.2. Persamaan model dua dimensi ...................................................... 13
Persamaan 2.3. Persamaan variasi varian ............................................................... 15
Persamaan 2.4. Persamaan peluang kelas varian .................................................... 16
Persamaan 2.5. Persamaan varian antar kelas ........................................................ 16
Persamaan 2.6. Persamaan probabilitas .................................................................. 16
Persamaan 2.7. Persamaan probabilitas .................................................................. 17
Persamaan 2.8. Rumus menghitung jarak data ....................................................... 18
Persamaan 2.9. Rumus pembaharuan titik centroid ............................................... 18
xviii
Halaman ini sengaja dikosongkan