BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Kerangka Pemikiran
Penelitian ini dilakukan berdasarkan sebuah kerangka pemikiran seperti pada Gambar 3.1 berikut ini :
Gambar 3.1. Bagan tahapan penelitian
Persiapan Penelitian Eksplorasi Ide Analisis Kebutuhan Pengumpulan Literatur Penelitian Pendahuluan Studi Literatur Diskusi dan
Wawancara dengan Pakar
Pengembangan Struktur rancangan
Pelaksanaan Penelitian
Pengambilan Citra Daun
Preprocessing Ekstraksi Fitur Analisis Kombinasi Penanaman Tanaman Kedelai Pengklasifikasian Dokumentasi
Berikut adalah penjelasan untuk tahapan-tahapan yang tampak pada Gambar 3.1 : a. Persiapan penelitian
Tahapan awal yang dilakukan adalah mengeksplorasi ide. Hal ini dilakukan dengan mengumpulkan studi literatur dan membaca jurnal-jurnal, buku-buku, dan tulisan-tulisan. Selanjutnya untuk memberikan kontribusi yang nyata dari penelitian maka peneliti mencari mitra penelitian. Melalui diskusi dengan mitra penelitian ini akan dicari permasalahan dalam kasus nyata dimana solusi yang diharapkan membutuhkan bantuan komputer. Dalam penelitian ini, ditemukan mitra dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen). Melalui diskusi dengan salah seorang pakar pada balai tersebut, secara spesifik ditetapkan masalah-masalah yang harus diselesaikan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan pada balai tersebut.
b. Penelitian Pendahuluan
Sebelum melakukan pelaksanaan penelitian, peneliti melakukan studi literatur dan diskusi rutin dengan pakar. Hal ini dilakukan untuk memperoleh pengetahuan yang berkaitan dengan penelitian yang akan dilaksanakan. Selanjutnya, peneliti menentukan struktur rancangan yang akan dibangun dan mengeksplorasi metode yang akan digunakan dalam penelitian.
c. Pelaksanaan Penelitian
Pada tahap ini, peneliti dan mitra melakukan penanaman tumbuhan kedelai dengan beberapa varietas. Untuk dapat digunakan sebagai objek penelitian, penanaman tumbuhan kedelai ini membutuhkan waktu sekitar 3 bulan. Selanjutnya peneliti melakukan pengambilan data daun kedelai dengan menggunakan kamera digital. Citra digital yang diperoleh akan diinput ke dalam sistem yang dibangun untuk mendapatkan ekstraksi fiturnya. Selanjutnya, hasil ekstraksi fitur digunakan untuk pengklasifikasian. Tahap akhir, hasil dari klasifikasi akan dianalisis dengan menggunakan analisis multivariat untuk mendapatkan analisis kemiripan daun kedelai.
3.2. Diagram Alir metode EFD untuk pengenalan objek
Diagram alir pengenalan daun kedelai menggunakan EFD adalah sebagai berikut :
Gambar 3.2 Diagram alir pengenalan daun kedelai menggunakan Elliptical Fourier Descriptor (EFD)
Ekstraksi Fitur
Hitung panjang chain code
2 1 1 (1 ( 1) ) 2 i u i i u dt 1 n p i i t dt
Proyeksi elemen chain code pada sumbu x dan y (6 )* (2 ) i i i dx sign u sign u (4 )* ( ) i i i dy sign u sign u 1 0, ( ) 0 0 1 0 jika sign jika jika 1 p p i i x dx
, 1 p p i i y dy
Hitung Koefisien Fourier
1 2 2 1 2 2 cos cos 2 k i i i n i i dx n t n t T a n dt T T
1 2 2 1 2 2 sin sin 2 k i i i n i i dx n t n t T b n dt T T
1 2 2 1 2 2 cos cos 2 k i i i n i i dy n t n t T c n dt T T
1 2 2 1 2 2 sin sin 2 k i i i n i i dy n t n t T d n dt T T
Identifikasi kontur dengan N harmonik 1 2 2 cos sin N i i i c n n n n t n t X X a b T T
1 2 2 cos sin N i i i c n n n n t n t Y Y c d T T
Objek Preprocessing Konversi RGB to Grayscale Konversi Grayscale to Binary Filtering untuk mendapatkan boundary Pengkodean edge dengan Chain Code C=u1u2u3u4....un,Hitung fase pergeseran thp sumbu mayor pertama
1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2( ) 1 2 a b c d arctg a c b d * * 1 1 * * 1 1 cos sin sin cos n n n n n n a c n n b d n n n n a c b d Normalisasi Rotasi * 1 1 * 1 tanc arc a ** ** * * ** ** * * n n n n n n n n a b a c c d b d 1 1 1 1 cos sin sin cos
Hitung invariant rotasi, translasi dan dilatasi
*2 *2 1 1 L a c *** *** *** *** n n n n a b c d = ** ** ** ** n n n n a b c d 1 L Klasifikasi
Metode Minimum Distance
1, 1 ( ) N n n n Dist i
Algoritma Elliptical Fourier Descriptor
Step 1 : Hitung panjang chain code (tp)
2 1 1 (1 ( 1) ) 2 i u i i u dt 1 n p i i t dt
Step 2 : Proyeksi elemen chain code pada sumbu x dan y (xp dan yp)
(6 )* (2 ) i i i dx sign u sign u (4 )* ( ) i i i dy sign u sign u 1 0, ( ) 0 0 1 0 jika sign jika jika 1 p p i i x dx
, 1 p p i i y dy
Step 3 : Hitung Koefisien Fourier (an, bn, cn, dan dn)
Untuk i=1 sampai dengan n banyaknya harmonik, hitung nilai-nilai koefisien berikut : 1 2 2 1 2 2 cos cos 2 k i i i n i i dx n t n t T a n dt T T
1 2 2 1 2 2 sin sin 2 k i i i n i i dx n t n t T b n dt T T
1 2 2 1 2 2 cos cos 2 k i i i n i i dy n t n t T c n dt T T
1 2 2 1 2 2 sin sin 2 k i i i n i i dy n t n t T d n dt T T
Step 4 : Identifikasi kontur dengan N harmonik
1 2 2 cos sin N i i i c n n n n t n t X X a b T T
1 2 2 cos sin N i i i c n n n n t n t Y Y c d T T
Step 5 : Hitung fase pergeseran thp sumbu mayor pertama
1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2( ) 1 2 a b c d arctg a c b d
* * 1 1 * * 1 1 cos sin sin cos n n n n n n n n n n a c a c n n b d b d
Step 6 : Normalisasi Rotasi
1 = arctg * 1 * 1 c a ** ** * * 1 1 ** ** * * 1 1 cos sin sin cos n n n n n n n n a b a c c d b d
Step 7 : Hitung invariant rotasi, translasi dan dilatasi *2 *2 1 1 L a c *** *** *** *** n n n n a b c d = ** ** ** ** n n n n a b c d 1 L
3.3. Struktur Rancangan Percobaan Data sampel
Dalam penelitian ini terdapat 10 varietas tanaman kedelai yang diambil, yakni : Tabel 3.1. sampel varietas kedelai
No Varietas No Registrasi 1 B. 2973 G. 6475 2 B. 3576 1682/1248 3 B. 3742 Lokal Blitar 4 B. 3774 MLG 2996 5 B. 3800 M. 3028 6 B. 3802 M. 3030 7 B. 3883 AGS 239 8 B. 3900 LB 72 9 B. 3904 1248/1291/39/21/0/0/0 10 B. 3941 30073 – 2 – 5 Citra Daun
Dari setiap varietas tanaman kedelai diambil 10 tanaman kedelai : 5 tanaman untuk data training dan 5 tanaman untuk data testing. Untuk setiap tanaman diambil citra daun bagian atas, tengah dan bawah (terdapat 3 image/tanaman). Selanjutnya untuk setiap bagian yang memiliki tiga helai daun (trifoliate) diambil imagenya (terdapat 3 image/bagian). Sehingga untuk 1 tanaman akan diperoleh :
- 3 image bagian daun (bawah, tengah dan atas)
- 3 image bagian bawah, 3 image bagian tengah dan 3 image bagian atas Hal ini berarti untuk setiap varietas tanaman kedelai akan diperoleh 9 image. Sehingga untuk satu varietas tanaman kedelai akan diperoleh 90 image dan untuk 10 varietas akan diperoleh 900 image.
Untuk setiap 1 varietas tanaman kedelai dapat diambil 9 image ruas daun seperti berikut :
ruas
Letak Atas
1 jenis tanaman kedelai
Letak tengah
Letak Bawah
Dari gambar di atas, masing-masing ruas daun dapat dideskripsikan bahwa masing-masing letak daun memiliki ruas daun kiri, ruas pusat dan ruas kanan. Selanjutnya untuk keperluan pengenalan daun dengan menggunakan elliptical fourier descriptor, maka diasumsikan bahwa ruas kiri sama dengan ruas kanan. Sehingga hanya salah satu dari kedua ruas ini yang akan digunakan untuk mewakili kriteria faktor ruas daun (misalkan ruas daun kanan saja). Sehingga dapat disimpulkan faktor-faktor yang akan digunakan dalam rancangan percobaan ini adalah sebagai berikut :
Faktor A (letak daun) : - letak bawah (T1) - letak tengah (T2) - letak atas (T3) Faktor B (ruas daun) :
- ruas samping kanan (R1) - ruas pusat (R2)
Faktor C (banyaknya harmonik yang digunakan) : - banyaknya harmonik 1 (N1)
- banyaknya harmonik 2 (N2) - banyaknya harmonik 3 (N3)
Tabel 3.2. Rancangan percobaan 3 faktorial 3x2x3 Tangkai (T) Ruas Daun (R) Harmonik (N)
bawah (t1) tengah (t2) atas (t3)
Samping Kanan (r1) n1 t1r1n1 t2r1n1 t3r1n1 n2 t1r1n2 t2r1n2 t3r1n2 n3 t1r1n3 t2r1n3 t3r1n3 Pusat (r2) n1 t1r2n1 t2r1n1 t3r1n1 n2 t1r2n2 t2r1n2 t3r1n2 n3 t1r2n3 t2r1n3 t3r1n3
Data pada tabel di atas tersusun sebagai percobaan faktorial 3x2x3. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan bagian ruas daun sebagai pengenal varietas kedelai, dilakukan pada 3 jumlah harmonik dan dilakukan pada 3 bagian tangkai. Data mentahnya disusun membentuk tabel dua arah, dengan baris menyatakan perlakuan dan kolom menyatakan kelompok.
