IDENTIFIKASI SESEORANG BERDASARKAN CITRA PEMBULUH DARAH MENGGUNAKAN EKSTRAKSI FITUR SCALE INVARIANT FEATURE TRANSFORM (SIFT) Vikri Ahmad Fauzi (0722098) Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha email:
[email protected]
ABSTRAK Pola pembuluh darah pada tangan adalah salah satu bagian dari tubuh manusia yang memiliki karakteristik unik pada setiap orang. Karena keunikan tersebut pola pembuluh darah dapat digunakan dalam sistem identifikasi. Pada Tugas Akhir ini diujikan sebuah metode untuk melakukan mengidentifikasi seseorang berdasarkan citra pembuluh darah dengan menggunakan ekstraksi fitur Scale Invariant Feature Transform (SIFT). Citra pembuluh darah diperoleh menggunakan kamera inframerah, selanjutnya pada setiap citra pembuluh darah dilakukan ekstraksi fitur dengan menggunakan SIFT. Untuk mengetahui tingkat akurasi
dari
perangkat
lunak
yang
direalisasikan
dilakukan
pengujian
menggunakan 50 citra uji dari individu yang ada dalam database dan 30 citra uji yang tidak ada dalam database dari individu yang ada dalam database. Hasil pengujian menunjukkan persentase False Rejection Rate (FRR) sebesar 0% pada 50 citra dari individu yang ada dalam database dan persentase False Rejection Rate (FRR) sebesar 10% pada 30 citra yang tidak ada dalam database dari individu yang ada dalam database.
Kata kunci: Identifikasi, Citra Pembuluh Darah, Ekstraksi Fitur, Scale Invariant Feature Transform (SIFT), False Rejection Rate (FRR)
i Universitas Kristen Maranatha
IDENTIFICATION OF A PERSON BASED ON THE VEIN IMAGE USING FEATURE EXTRACTION SCALE INVARIANT FEATURE TRANSFORM (SIFT) Vikri Ahmad Fauzi (0722098) Department of Electrical Engineering Maranatha Christian University email:
[email protected]
ABSTRACT The pattern of vein in the hand is one part of the human body which have unique characteristics in each person. Because of the uniqueness of the pattern of vein can be used in identification systems. On this final project, a method was tested to identify a person based on the image of vein using feature extraction Scale Invariant Feature Transform (SIFT). The image of vein was obtained using an infrared camera, then at each image of the vein was performed by using feature extraction SIFT. To determine the accuracy of the software which realized using 50 test images of the individuals in the database and 30 test images which are not in the database of the individuals in the database. The results show the percentage of False Rejection Rate (FRR) of 0% at 50 images of the individuals in the database and the percentage of False Rejection Rate (FRR) of 10% at 30 images that do not exist in the database of the individuals in the database.
Keywords: Identification, Vein Image, Feature Extraction, Scale Invariant Feature Transform (SIFT), False Rejection Rate (FRR)
ii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR ABSTRAK ............................................................................................................... i ABSTRACT .............................................................................................................ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii DAFTAR ISI........................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii DAFTAR TABEL .................................................................................................. x
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang. ..................................................................................... 1
I.2
Identifikasi Masalah. ............................................................................. 2
I.3
Perumusan Masalah .............................................................................. 2
I.4
Tujuan ................................................................................................... 3
I.5
Pembatasan Masalah ............................................................................. 3
I.6
Sistematika Penulisan. .......................................................................... 3
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1
Pengertian Pembuluh Darah.................................................................. 5
II.1.1
Pembuluh Darah Vena (Vein) ............................................................... 7
II.1.2
Biometrik Menggunakan Vena ............................................................. 7
II.2
Teknologi Biometrik ............................................................................. 8
II.3
Sinar Inframerah ................................................................................. 10
II.4
Definisi Citra Digital ........................................................................... 11
II.4.1
Pengolahan Citra Digital ..................................................................... 12
II.5
Ekstraksi Fitur Citra ............................................................................ 13
II.6
Transformasi Citra .............................................................................. 13
II.6.1
Scale Invariant FeatureTransform (SIFT) .......................................... 14
v Universitas Kristen Maranatha
II.6.1.1
Pencarian Nilai Ekstrim pada Skala Ruang ........................................ 15
II.6.1.2
Penentuan Keypoint............................................................................. 17
II.6.1.3
Penentuan Orientasi ............................................................................ 18
II.6.1.4
Deskriptor Keypoint ............................................................................ 20
II.7
Distance (Jarak) .................................................................................. 22
II.8
False Acceptance Rate (FAR) dan False Rejection Rate (FRR) ....... 23
II.9
MATLAB ............................................................................................ 24
II.9.1
Ruang Kerja MATLAB ...................................................................... 24
II.9.2
Operator Dalam MATLAB ................................................................. 25
II.9.3
Pengolahan Citra Digital Menggunakan MATLAB ........................... 27
II.9.4
Membaca dan Menampilkan Citra ...................................................... 28
II.9.5
Konversi Citra dan Tipe Data Citra .................................................... 28
II.9.6
Menampilkan Citra ke Layar .............................................................. 29
II.9.7
Toolbox VLFeat .................................................................................. 29
II.9.8
M-file Editor ....................................................................................... 31
II.9.9
Graphical User Interface (GUI) ......................................................... 32
BAB III
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK
III.1
Arsitektur Perancangan ....................................................................... 35
III.2
Perancangan Kamera Inframerah ........................................................ 36
III.3
Diagram Alir ....................................................................................... 37
III.3.1
Diagram Alir Database........................................................................ 37
III.3.2
Diagram Alir Ekstraksi Fitur............................................................... 39
III.3.3
Diagram Alir Pengujian ...................................................................... 40
III.4
Penentuan Nilai Distance Ratio dan Batas Nilai Minimal Pengenalan .................................................................. 41
III.5
Perancangan Antarmuka Pemakai (User Interface) ............................ 43
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
IV.1
Pengujian Kamera ............................................................................... 45
IV.2
Proses Pengujian Perangkat Lunak ..................................................... 45
vi Universitas Kristen Maranatha
IV.2
Analisa Data ........................................................................................ 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1
Kesimpulan ......................................................................................... 53
V.2
Saran.................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54 LAMPIRAN A ....................................................................................................A-1 LAMPIRAN B .................................................................................................... B-1
vii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Pembuluh Darah pada Manusia ............................................................ 6
Gambar 2.2
Pembuluh Darah Vena pada Tangan ..................................................... 7
Gambar 2.3
Spektrum Penyerapan Hemoglobin.. .................................................... 8
Gambar 2.4
Region Sinar Inframerah dalam Spektrum Elektromagnetik .............. 10
Gambar 2.5
Contoh citra ......................................................................................... 11
Gambar 2.6
Dimensi MxN suatu citra digital............... .......................................... 12
Gambar 2.7
Contoh penggunaan SIFT untuk mencocokan keypoint-keypoint..................... ........................................................... 15
Gambar 2.8
Ilustrasi Difference of Gaussian (DoG)............... ............................... 16
Gambar 2.9
Ilustrasi pencarian maksimum atau minimum lokal dari citra DoG............... ...................................................................... 17
Gambar 2.10 Ilustrasi penentuan orientasi dalam histogram 36 bin............... .......... 19 Gambar 2.11 Ilustrasi perhitungan deskriptor dengan range sudut 8 bin............... .. 20 Gambar 2.12 Ilustrasi deskriptor dari perhitungan gradien dan orientasi............... .. 21 Gambar 2.13 Keypoint yang diperoleh dari suatu citra menggunakan SIFT............... .............................................................. 21 Gambar 2.14 Window dalam MATLAB............... .................................................... 25 Gambar 2.15 M-file Editor pada MATLAB ............................................................. 32 Gambar 2.16 Jendela GUI pada MATLAB............... ............................................... 33 Gambar 3.1
Diagram Blok Sistem Identifikasi Seseorang Berdasarkan Citra Pembuluh Darah.................................................................................. 35
Gambar 3.2
Proses Modifikasi Kamera Web Menjadi Kamera Inframerah............... ............................................................................ 36
Gambar 3.3
Diagram Alir Database Citra Referensi............... ............................... 37
Gambar 3.3
Diagram Alir Database Citra Referensi (sambungan)............... ......... 38
Gambar 3.4
Diagram Alir Ekstraksi Fitur SIFT............... ...................................... 39
Gambar 3.5
Diagram Alir Pengujian............... ....................................................... 40
Gambar 3.6
Rancangan Tampilan Perangkat Lunak............... ............................... 44
Gambar 4.1
Perbandingan Citra dari Kamera Web
viii Universitas Kristen Maranatha
(a) Sebelum Modifikasi....................................................................... 45
Gambar 4.1
Perbandingan Citra dari Kamera Web (b) Setelah Modifikasi......................................................................... 45
Gambar 4.2
Tampilan Aplikasi Untuk Citra yang Dikenali............... .................... 46
Gambar 4.3
Tampilan Aplikasi Untuk Citra yang Dikenali Dengan Rotasi 15°… 46
Gambar 4.4
Tampilan Aplikasi Untuk Citra yang Tidak Dikenali ......................... 47
ix Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan penggunaan vena dengan teknik biometrik yang lain .......... 9 Tabel 2.2 Pengelompokan Cahaya Inframerah ......................................................... 10 Tabel 2.3 Operator Aritmatika.. ................................................................................ 25 Tabel 2.4 Operator Relasional .................................................................................. 26 Tabel 2.5 Operator Logika ....................................................................................... 27 Tabel 3.1 Penamaan File Citra Referensi.................................................................. 38 Tabel 3.2 Pengujian untuk menentukan nilai Distance Ratio ................................... 42 Tabel 3.3 Pengujian untuk menentukan batas nilai minimal .................................... 43 Tabel 3.4 Penjelasan Rancangan Tampilan Perangkat Lunak .................................. 44 Tabel 4.1 Pengujian menggunakan citra yang ada dalam database ......................... 48 Tabel 4.2 Pengujian citra uji yang tidak ada dalam database dari individu yang ada dalam database dengan perubahan rotasi sebesar 0°,15° dan 30° ..... 50
x Universitas Kristen Maranatha
