SEGMENTASI CITRA MENGGUNAKAN LEVEL SET UNTUK ACTIVE CONTOUR BERBASIS PARALLEL GPU CUDA

HALAMAN JUDUL TESIS

SEGMENTASI CITRA MENGGUNAKAN LEVEL SET UNTUK ACTIVE CONTOUR BERBASIS PARALLEL GPU CUDA

LIANITA FEBRIHANI No. Mhs : 125301846/PS/MTF

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK INFORMATIKA PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS ATMAJAYA YOGYAKARTA 2014

HALAMAN PENGESAHAN TIM PENGUJI

UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA

PROGRAM PASCASARJANA PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK INFORMATIKA

PENGESAHAN TESIS

Nama Nomor Mahasiswa Konsentrasi Judul tesis

: LIANITA FEBRIHANI : 125301846/PS/MTF : Soft Computing : Segmentasi Citra Menggunakan Metode Level Set untuk Active Contour Berbasis Paralel GPU CUDA

Nama Penguji

Tanggal

Dr. Pranowo, ST, MT (Ketua)

B. Yudi Dwiandiyanta, ST, MT (Sekretaris) Dr. Ir. Alb. Joko Santoso, MT (Anggota)

Tanda Tangan

………………………

………………………

………………………

………………………

………………………

………………………

Ketua Program Studi

……………………………… (Prof. Ir. Suyoto, M.Sc., Ph.D.)

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya : Nama

: Lianita Febrihani

NIM

: 125301846/PS/MTF

Menyatakan bahwa dalam penyusunan tesis ini, tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain., kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 7 Juli 2014

Lianita Febrihani

iv

INTISARI

Segmentasi citra merupakan suatu proses pengolahan citra yang penting pada bidang biomedis. Adapun metode yang diusulkan pada penelitian ini, yaitu metode Level Set Active Contour Local Image Fitting yang dikembangkan oleh Zhang et al (2009). Zhang et al

menyatakan bahwa fungsi level set dapat

mendeteksi citra dengan intensitas inhomogen. Pada metode ini, pada proses komputasi membutuhkan waktu yang lama. Untuk mengatasi kebutuhan waktu yang lama maka diusulkan menggunakan komputasi parallel berbasis GPU CUDA. CUDA merupakan model pemrograman yang dapat meningkatan kinerja komputasi dengan memanfaatkan GPU. Pada citra dengan variasi ukuran 256x256 pixel, 512x512 pixel, dan 1024x1024 pixel pada GPU NVIDIA GTX 660 dapat mempercepat proses komputasi 34-42x lebih cepat dan pada GPU NVIDIA GT 635M dapat mempercepat proses komputasi 17-34x lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan CPU. Dengan tingkat error 3,76%-12,62% pada code GPU dan tingkat error 8,13%-15,83% pada code CPU dibandingkan dengan matlab Zhang et al.

Kata Kunci : Segmentasi, Level Set, GPU, CUDA, komputasi parallel

v

ABSTRACT

Image segmentation is an important process of image processing in the biomedical field. The method proposed in this study, the method of Level Set Active Contour Local Image Fitting developed by Zhang et al (2009). Zhang et al stated that the level set function can detect the image with intensity inhomogen. In this method, the computing process takes a long time. To address the need for a long time it is proposed to use the GPU CUDA-based parallel computing. CUDA is a programming model that can improve performance by utilizing GPU computing. In images with 256x256 pixel size variation, 512x512 pixels, and 1024x1024 pixels on the NVIDIA GTX 660 GPUs can speed up the process of computing 34-42x faster and NVIDIA GT 635m GPU can accelerate the process of computing the 17-34x faster than using the CPU. With an error rate of 3.76% 12.62% on the GPU code and error rate of 8.13% -15.83% on the CPU than the matlab code Zhang et al.

Keywords: Segmentation, Set Level, GPU, CUDA, a parallel computing

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa, atas segala penyertaannya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Penulisan tesis ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Magister Teknik Program Studi Teknik Informatika di Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Tersusunnya laporan tesis ini tidaklah terlepas dari banyak pihak yang telah mendukung dan membantu penulis. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.

Tuhan yang Maha Esa, yang selalu membuka jalan untuk umat-Nya, bahkan saat tiada jalan sekalipun Dia membukakan jalan dengan cara-Nya yang ajaib.

2.

Orang tua, yang selalu memberikan doa, semangat dan dukungan untuk menyelesaikan tesis ini.

3.

Universitas Katolik Widya Karya Malang, yang telah memberikan kesempatan untuk menempuh study S2 kepada penulis.

4.

Universitas Atma Jaya Yogyakarta, yang telah memberikan kesempatan kesempatan untuk menempuh studi S2 dan dukungan finansial kepada penulis.

5.

Dr. Pranowo, ST, MT, sebagai dosen pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan dan koreksinya selama penelitian berlangsung.

6.

B. Yudi Dwiandiyanta, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan koreksinya selama penelitian berlangsung.

vii

7.

Kaprodi dan seluruh staff pengajar Universitas Atma Jaya Yogyakarta yang telah memberikan ilmunya selama penulis menempuh kuliah.

8.

Heribertus Kristianto, sebagai kekasihku yang mendukung dan memberi kritik dan saran selama penelitian berlangsung.

9.

Teman – teman, yang telah memberikan dukungan, saran dan kritik untuk berdiskusi.

10. Untuk semua pribadi yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, yang telah memberikan dukungan dan semangat selama penelitian berlangsung, Penulis sadar bahwa laporan tesis ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak.

Yogyakarta, 7 Juli 2014

Penulis

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN TESIS PEMBIMBING .................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN TESIS TIM PENGUJI .................................................... iii PERNYATAAN ............................................................................................................... iv INTISARI.......................................................................................................................... v ABSTRACT ....................................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ................................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ......................................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xxiii NOTASI ....................................................................................................................... xxiv

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 1.1. Latar belakang ............................................................................................................ 1 1.2. Rumusan Masalah ..................................................................................................... 3 1.3. Batasan Masalah ........................................................................................................ 3 1.4. Tujuan Penelitian ....................................................................................................... 4 1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................................... 4 1.6. Sistematika Penulisan ................................................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................................... 6 2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................................................ 6 2.2. Landasan Teori ......................................................................................................... 11 2.2.1. Citra Digital ..................................................................................................... 11 2.2.2. Segmentasi Citra .............................................................................................. 12 2.2.3. Active Contour Model ...................................................................................... 13 2.2.4. Level Set Local Image Fitting Energy .............................................................. 14 ix

2.2.5. Komputasi Parallel ........................................................................................... 17 2.2.6. GPU (Graphic Processing Unit) ....................................................................... 18 2.2.6.1. Pengertian GPU ...................................................................................... 18 2.2.6.2. Perbandingan GPU dan CPU ................................................................... 19 2.2.7. NVIDIA CUDA (ComputeUnified Device Architecture) ................................. 20 2.2.7.1. Pengertian CUDA .................................................................................... 20 2.2.7.2. Arsitektur CUDA .................................................................................... 21 2.2.7.3. Model Dasar Pemrograman CUDA ........................................................ 23 2.2.7.4. Kebutuhan Instalasi CUDA ..................................................................... 24 2.2.8. Microsoft Visual Studio 2010............................................................................ 25 2.2.9. MATLAB ......................................................................................................... 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................................... 26 3.1. Bahan Penelitian ..................................................................................................... 26 3.2. Alat Penelitian .......................................................................................................... 29 3.3. Langkah – Langkah Penelitian................................................................................. 36 3.3.1. Studi Pustaka..................................................................................................... 37 3.3.2. Perancangan Algoritma Software ..................................................................... 38 3.3.3. Coding ............................................................................................................... 39 3.3.3.1. Code berbasis CPU .................................................................................. 39 3.3.3.2. Code berbasis GPU .................................................................................. 50 3.3.4. Pengujian........................................................................................................... 61 3.3.5. Analisis ............................................................................................................. 61

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................................. 62 4.1. Pengantar ................................................................................................................. 62 4.2. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Hitam ............................................... 63 4.2.1. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Hitam berukuran 256x256 pixel ................................................................................................................. 63 4.2.1.1. Analisis Perbandingan Waktu dengan Jumlah Thread pada Citra Dominan Hitam berukuran 256x256 pixel ............................................. 65

x

4.2.1.2. Analisis Perbandingan Waktu dengan CPU dan GPU pada Citra Dominan HItam berukuran 256x256 pixel .............................................. 66 4.2.2. Pengujian dan Analisis Citra pada Dominan Hitam berukuran 512x512 pixel ................................................................................................................ 68 4.2.2.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Hitam berukuran 512x512 pixel .............................................................. 71 4.2.2.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Dominan Hitam berukuran 512x512 pixel ............................................................. 72 4.2.3. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Hitam berukuran 1024x1024 pixel ................................................................................................................. 74 4.2.3.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Hitam berukuran 1024x1024 pixel ......................................................... 77 4.2.3.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Dominan Hitam berukuran 1024x1024 pixel ......................................................... 78 4.2.4. Analisis Perbandingan Waktu Berdasarkan Jumlah Pixel pada Citra Dominan Hitam ................................................................................................ 79 4.3.Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Putih ................................................... 81 4.3.1. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Putih berukuran 256x256 pixel ................................................................................................................ 81 4.3.1.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Putih berukuran 256x256 pixel .............................................................. 83 4.3.1.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Dominan Putih 256x256 pixel ................................................................................. 85 4.3.2. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Putih berukuran 512x512 pixel ................................................................................................................. 87 4.3.2.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Putih berukuran 512x512 pixel ............................................................... 89 4.3.2.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Dominan Putih berukura 512x512 pixel ................................................. 90 4.3.3. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Putih berukuran 1024x1024 pixel ................................................................................................................. 93

xi

4.3.3.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Putih berukuran 1024x1024 pixel .......................................................... 95 4.3.3.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Dominan Putih berukuran 1024x1024 pixel............................................ 96 4.3.4. Analisis Perbandingan Waktu Berdasarkan Jumlah Pixel pada Citra Dominan Putih .................................................................................................. 97 4.4.Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Abu..................................................... 99 4.4.1. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Abu berukuran 256x256 pixel ................................................................................................................ 99 4.4.1.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Abu berukuran 256x256 pixel ...................................................................... 101 4.4.1.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Dominan Abu 256x256 pixel ................................................................................ 103 4.4.2. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Abu berukuran 512x512 pixel ............................................................................................................... 105 4.4.2.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Abu berukuran 512x512 pixel ....................................................................... 107 4.4.2.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Dominan Abu berukura 512x512 pixel ................................................ 108 4.4.3. Pengujian dan Analisis pada Citra Dominan Abu berukuran 1024x1024 pixel ............................................................................................................... 111 4.4.3.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Dominan Abu berukuran 1024x1024 pixel .................................................................. 113 4.4.3.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Dominan Abu berukuran 1024x1024 pixel ........................................... 114 4.4.4. Analisis Perbandingan Waktu Berdasarkan Jumlah Pixel pada Citra Dominan Abu .................................................................................................. 115 4.5.Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 1 ....................................................... 117 4.5.1. Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 1 berukuran 256x256 pixel .............................................................................................................. 117

xii

4.5.1.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Biomedis 1 berukuran 256x256 pixel ...................................................................... 119 4.5.1.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Biomedis1 256x256 pixel ........................................................................................ 121 4.5.2. Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 1 berukuran 512x512 pixel ............................................................................................................... 123 4.5.2.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Biomedis 1 berukuran 512x512 pixel ....................................................................... 125 4.5.2.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Bomedis 1 berukuran 512x512 pixel .................................................... 126 4.6.Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 2 ....................................................... 128 4.6.1. Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 2 berukuran 256x256 pixel .............................................................................................................. 128 4.6.1.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Biomedis 2 berukuran 256x256 pixel ...................................................................... 131 4.6.1.2. Analisis Perbandingan Waktu CPU dan GPU pada Citra Biomedis 2 256x256 pixel ..................................................................................... 132 4.6.2. Pengujian dan Analisis pada Citra Biomedis 2 berukuran 512x512 Pixel ............................................................................................................... 134 4.6.2.1. Analisis Perbandingan Waktu dan Thread pada Citra Biomedis 2 berukuran 512x512 pixel ....................................................................... 136 4.6.2.2. Analisis Perbandingan Waktu antara CPU dan GPU pada Citra Bomedis 2 berukuran 512x512 pixel .................................................... 138 4.7.Validasi Code GPU dengan Code Peneliti Sebelumnya ......................................... 140

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................ 145 5.1. Kesimpulan ............................................................................................................ 145 5.2. Saran ...................................................................................................................... 146

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 147 LAMPIRAN .................................................................................................................. 152

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan CPU dan GPU ....................................................................... 20 Tabel 4.1 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635M pada citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel .............................................................................................................. 67 Tabel 4.2 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel ...... 68 Tabel 4.3 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citradominan hitam berukuran 256x256 pixel ............................................................................................... 68 Tabel 4.4 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel .............................................................................................................. 73 Tabel 4.5 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel ...... 74 Tabel 4.6 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel ............................................................................................... 74 Tabel 4.7 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel .............................................................................................................. 79 Tabel 4.8 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra dominan putih berukuran 256x256 pixel ..... 86 Tabel 4.9 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan putih berukuran 256x256 pixel ....... 86 Tabel 4.10 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan putih berukuran 256x256 pixel ............................................................................................... 87

xiv

Tabel 4.11 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra dominan putih berukuran 512x512 pixel .............................................................................................................. 92 Tabel 4.12 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan putih berukuran 512x512 pixel....... 92 Tabel 4.13 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada gambar dominan putih berukuran 512x512 pixel.............................................................................. 93 Tabel 4.14 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada gambar dominan putih berukuran 1024x1024 pixel .............................................................................................................. 97 Tabel 4.15 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra dominan abu berukuran 256x256 pixel ..... 104 Tabel 4.16 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan abu berukuran 256x256 pixel ....... 104 Tabel 4.17 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra dominan abu berukuran 256x256 pixel ............................................................................................. 105 Tabel 4.18 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra dominan abu berukuran 512x512 pixel ..... 110 Tabel 4.19 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada gambar dominan abu berukuran 512x512 pixel ............................................................................................................ 110 Tabel 4.20 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada gambar dominan abu berukuran 512x512 pixel............................................................................ 111 Tabel 4.21 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada gambar dominan abu berukuran 1024x1024 pixel ............................................................................................................ 115 Tabel 4.22 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra biomedis uji 1 berukuran 256x256 pixel ... 122

xv

Tabel 4.23 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1berukuran 256x256 pixel ...... 122 Tabel 4.24 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1 berukuran 256x256 pixel ............................................................................................. 122 Tabel 4.25 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra biomedis uji 1 berukuran 512x512 pixel ... 127 Tabel 4.26 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1 berukuran 512x512 pixel ..... 128 Tabel 4.27 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1berukuran 512x512 pixel ............................................................................................. 128 Tabel 4.28 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra biomedis uji 2berukuran 256x256 pixel .... 133 Tabel 4.29 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 2 berukuran 256x256 pixel ..... 134 Tabel 4.30 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 2 berukuran 256x256 pixel ............................................................................................. 134 Tabel 4.31 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GT 635 M pada citra biomedis uji 1berukuran 512x512 pixel ............................................................................................. 139 Tabel 4.32 Perbandingan waktu antara CPU core i5 3330 dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1berukuran 512x512 pixel ...... 139 Tabel 4.33 Perbandingan waktu antara GPU NVIDIA Geforce GT 635 M dan GPU NVIDIA Geforce GTX 660 pada citra biomedis uji 1 berukuran 512x512 pixel ............................................................................................. 139 Tabel 4.34 Validasi Eksplisit hasil dengan penelitian sebelumnya pada citra biomedis 1 berukuran 256x256 pixel ........................................................ 141 Tabel 4.35 Validasi Eksplisit hasil dengan penelitian sebelumnya pada citra biomedis 2 berukuran 256x256 pixel ........................................................ 142

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Simulasi Active Contour Model............................................................ 13 Gambar 2.2

Proses Komputasi ................................................................................. 17

Gambar 2.3

Perbandingan core CPU dan GPU ........................................................ 19

Gambar 2.4

Dasar unit CUDA .................................................................................. 21

Gambar 2.5

Struktur memory GPU CUDA .............................................................. 23

Gambar 2.6

Alur Pemrograman CUDA.................................................................... 24

Gambar 3.1

Citra Dominan Hitam ........................................................................... 26

Gambar 3.2

Citra Dominan Putih ............................................................................. 27

Gambar 3.3

Citra Dominan Abu ............................................................................... 28

Gambar 3.4

Citra Biomedis 1 ................................................................................... 28

Gambar 3.5

Citra Biomedis 2 ................................................................................... 29

Gambar 3.6

Detail processor pada laptop................................................................. 31

Gambar 3.7

Detail memory (RAM) pada laptop ....................................................... 32

Gambar 3.8

Detail GPU pada laptop ........................................................................ 33

Gambar 3.9

Detail processor pada CPU ................................................................... 34

Gambar 3.10 Detail memory (RAM) pada CPU ........................................................ 35 Gambar 3.11 Detail GPU pada CPU ........................................................................... 36 Gambar 3.12 Flowchart langkah-langkah penelitian.................................................. 37 Gambar 3.13 Code struct uchar4 pada C .................................................................... 40 Gambar 3.14 Code load citra bitmap pada C .............................................................. 40 Gambar 3.15 Code baca pixel citra pada C ................................................................. 42 Gambar 3.16 Code inisialisasi fungsi level set ( ) pada C ......................................... 43 Gambar 3.17 Code inisialisasi kernel Gaussian pada C ............................................. 44 Gambar 3.18 Code fungsi diract pada C..................................................................... 45 Gambar 3.19 Code fungsi Heaviside pada C .............................................................. 46 Gambar 3.20 Code fungsi Rectangular Window pada C ........................................... 47 Gambar 3.21 Code Konvolusi Gaussian Filter pada C .............................................. 49 Gambar 3.22 Code update fungsi level set ( ) pada C ............................................... 50 xvii

Gambar 3.23 Code transfer data dari host (CPU) ke device (GPU) ........................... 51 Gambar 3.24 Code Index data block dan thread ......................................................... 51 Gambar 3.25 Code fungsi Diract

pada GPU ........................................................... 53

Gambar 3.26 Code fungsi Heaviside H pada GPU ..................................................... 54 Gambar 3.27 Code fungsi rectangular window pada GPU ........................................ 55 Gambar 3.28 Code konvolusi Gaussian Filter pada GPU .......................................... 57 Gambar 3.39 Code update fungsi level set

pada GPU ............................................ 59

Gambar 3.30 Code update data fungsi level set

pada GPU .................................... 60

Gambar 4.1

Citra original dominan hitam ukuran 256x256 pixel ............................ 63

Gambar 4.2

Citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 0 ........ 64

Gambar 4.3

Citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 500 ..... 64

Gambar 4.4

Citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 1000 ........................................................................................................... 64

Gambar 4.5

Citra dominan hitam

berukuran 256x256 pixelpada iterasi ke

1500 ....................................................................................................... 65 Gambar 4.6

Grafik perbandingan waktu dengan variasi jumlah thread pada citra dominan hitam berukuran 256x256 pixel ..................................... 66

Gambar 4.7

Citra original dominan hitam berukuran 512x512 pixel ....................... 69

Gambar 4.8

Citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 0 ......... 69

Gambar 4.9

Citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 750 ..... 70

Gambar 4.10 Citra dominan hitam berukuan 512x512 pixel pada iterasi ke 1500..... 70 Gambar 4.11 Citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 4500 ....................................................................................................... 70 Gambar 4.12 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan hitam berukuran 512x512 pixel ............................................. 72 Gambar 4.13 Citra original dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel ................... 75 Gambar 4.14 Citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 0 ..... 75 Gambar 4.15 Citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 2500 ....................................................................................................... 76 Gambar 4.16 Citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 10000 ..................................................................................................... 76

xviii

Gambar 4.17 Citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 17500 ..................................................................................................... 76 Gambar 4.18 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan hitam berukuran 1024x1024 pixel ......................................... 77 Gambar 4.19 Grafik perbandingan waktu CPU core i5 3330 dengan jumlah pixel citra pada citra dominan hitam ..................................................... 80 Gambar 4.20 Grafik perbandingan waktu GPU dengan jumlah pixel citra pada citra dominan hitam............................................................................... 81 Gambar 4.21 Citra original dominan putih berukuran 256x256 pixel ........................ 82 Gambar 4.22 Citra dominan putih berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 0 .......... 82 Gambar 4.23 Citra dominan putih berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 1000 ....................................................................................................... 82 Gambar 4.24 Citra dominan putih berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 3000 ....................................................................................................... 83 Gambar 4.25 Citra dominan putih berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 4500 ....................................................................................................... 83 Gambar 4.26 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan putih berukuran 256x256 pixel .............................................. 84 Gambar 4.27 Citra original dominan putih berukuran 512x512 pixel ........................ 87 Gambar 4.28 Citra dominan putih berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 0 .......... 88 Gambar 4.29 Citra dominan putih berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 5000 ....................................................................................................... 88 Gambar 4.30 Citra dominan putih berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 10000 ..................................................................................................... 88 Gambar 4.31 Citra dominan putih berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 25000 ..................................................................................................... 89 Gambar 4.32 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan putih berukuran 512x512 pixel .............................................. 90 Gambar 4.33 Citra original dominan putih berukuran 1024x1024 pixel .................... 93 Gambar 4.34 Citra dominan putih berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 0 ...... 94

xix

Gambar 4.35 Citra dominan putih berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 20000 ..................................................................................................... 94 Gambar 4.36 Citra dominan putih berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 60000 ..................................................................................................... 94 Gambar 4.37 Citra dominan putih berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 100000 ................................................................................................... 95 Gambar 4.38 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan putih berukuran 1024x1024 pixel .......................................... 96 Gambar 4.39 Grafik perbandingan waktu CPU core i5 3330 dengan jumlah pixel citra pada citra dominan putih ...................................................... 98 Gambar 4.40 Grafik perbandingan waktu GPU

Geforce GTX 660 dengan

jumlah pixel citra pada citra dominan putih .......................................... 99 Gambar 4.41 Citra original dominan abu berukuran 256x256 pixel ........................ 100 Gambar 4.42 Citra dominan abu berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 0 ........... 100 Gambar 4.43 Citra dominan abu berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 900 ....... 100 Gambar 4.44 Citra dominan abu berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 1800..... 101 Gambar 4.45 Citra dominan abu berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 4500..... 101 Gambar 4.46 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan abu berukuran 256x256 pixel ............................................... 102 Gambar 4.47 Citra original dominan abu berukuran 512x512 pixel ........................ 105 Gambar 4.48 Citra dominan abu berukuran 512x512 pixel pada ietrasi ke 0 ........... 106 Gambar 4.49 Citra dominan abu berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 4000..... 106 Gambar 4.50 Citra dominan abu berukuran 512x512 pixel pada ietrasi ke 12000... 106 Gambar 4.51 Citra dominan abu berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 20000... 107 Gambar 4.52 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan abu berukuran 512x512 pixel ............................................... 108 Gambar 4.53 Citra original dominan abu berukuran 1024x1024 pixel .................... 111 Gambar 4.54 Citra dominan abu berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 0....... 112 Gambar 4.55 Citra dominan abu berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 20000 ................................................................................................... 112

xx

Gambar 4.56 Citra dominan abu berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 50000 ................................................................................................... 112 Gambar 4.57 Citra dominan abu berukuran 1024x1024 pixel pada iterasi ke 80000 ................................................................................................... 113 Gambar 4.58 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra dominan abu berukuran 1024x1024 pixel .......................................... 114 Gambar 4.59 Grafik perbandingan waktu CPU core i5 3330 dengan jumlah pixel citra pada citra dominan abu ...................................................... 116 Gambar

4.60 Grafik perbandingan waktu GPU NVIDIA GTX 660 dengan jumlah pixel citra pada citra dominan abu .......................................... 117

Gambar 4.61 Citra original biomedis uji 1 berukuran 256x256 pixel ...................... 118 Gambar 4.62 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 0 ....... 118 Gambar 4.63 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 100 ... 118 Gambar 4.64 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 7000 ..................................................................................................... 119 Gambar 4.65 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 14000 ................................................................................................... 119 Gambar 4.66 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra biomedis uji 1 berukuran 256x256 pixel............................................. 120 Gambar 4.67 Citra original biomedis uji 1 berukuran 512x512 pixel ...................... 123 Gambar 4.68 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 0 ....... 123 Gambar 4.69 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 512x512 pixelpada iterasi ke 2000 ..................................................................................................... 124 Gambar 4.70 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 30000 ................................................................................................... 124 Gambar 4.71 Citra Biomedis Uji 1 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 60000 ................................................................................................... 124 Gambar 4.72 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra biomedis uji 1 berukuran 512x512 pixel............................................. 126 Gambar 4.72 Citra original biomedis uji 2 berukuran 256x256 pixel ...................... 129 Gambar 4.73 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 0 ....... 129

xxi

Gambar 4.74 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 1000 ..................................................................................................... 130 Gambar 4.75 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 5000 ..................................................................................................... 130 Gambar 4.76 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 256x256 pixel pada iterasi ke 10000 ................................................................................................... 130 Gambar 4.77 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra biomedis uji 2 berukuran 256x256 pixel............................................. 132 Gambar 4.78 Citra original biomedis uji 2 berukuran 512x512 pixel ...................... 135 Gambar 4.79 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 0 ....... 135 Gambar 4.80 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 10000 ................................................................................................... 135 Gambar 4.81 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 25000 ................................................................................................... 136 Gambar 4.82 Citra Biomedis Uji 2 berukuran 512x512 pixel pada iterasi ke 40000 ................................................................................................... 136 Gambar 4.83 Grafik perbandingan waktu dengan jumlah thread pada citra biomedis uji 2 berukuran 512x512 pixel............................................. 137

xxii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A PROGRAM LEVEL SET LIF C PROGRAMMING ......................... 153 A1. main.cpp ...................................................................................................... 153 A2. time.cpp ...................................................................................................... 165

LAMPIRAN B PROGRAM LEVEL SET LIF CUDA PROGRAMMING ................. 168

xxiii

NOTASI

xxiv