SISTEM VERIFIKASI TELAPAK TANGAN MANUSIA MENGGUNAKAN KAMERA WEB DENGAN METODE DETEKSI GARIS DAN STANDAR DEVIASI
LOKAL
oleh
Bagas Sakamulia Prakoso NIM : 612008082
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :
NAMA : Bagas Sakamulia Prakoso NIM : 612008082
JUDUL SKRIPSI : Sistem Verifikasi Telapak Tangan Manusia Menggunakan Kamera Web Dengan Metode Deteksi Garis dan Standar Deviasi Lokal
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas palgiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 1 Juli 2014
Bagas Sakamulia Prakoso
i
INTISARI
Sistem keamanan berbasis perangkat elektronik merupakan sebuah sistem dengan sistem verifikasi yang terintegrasi di dalamnya untuk menentukan diterima atau tidak pengakses yang menggunakan sistem keamanan tersebut. Ada berbagai macam media yang digunakan sebagai sarana verifikasi, misalnya adalah kata sandi, kunci, kartu pintar dan biometrik. Penggunaan kata sandi, kunci, maupun kartu pintar ini rentan akan dicuri maupun hilang sehingga dikembangkan alat keamanan dengan sistem verifikasi berbasis biometrik. Telapak tangan manusia merupakan salah satu biometrika yang dapat digunakan sebagai media verifikasi karena setiap manusia memiliki karakteristik garis-garis tangan yang bervariasi.
Pada skripsi ini dilakukan perancangan sebuah sistem verifikasi menggunakan media telapak tangan manusia. Untuk memperoleh ciri-ciri garis telapak tangan yang membedakan antar individu dengan individu lainnya, metode deteksi garis dengan dua arah deteksi garis dan standar deviasi lokal digunakan. Jarak Euclidean digunakan untuk proses pencocokan dan verifikasi telapak tangan antara vektor ciri yang didapat dari citra uji dan ciri yang disimpan dalam basis data.
ii
ABSTRACT
Electronic security system is a system with integrated verification system inside for determining passed or not the user who use it. Some media are used for verification tools, for example are password, key, smart card, and biometrics. Password, key, and smart card used are susceptible to stole or lost, therefore security system based on biometrics verification system is developed. Human palmprint is an one of biometrics which can be used for verification media because each people have their own line palmprint characteristics that varies.
In this final project, verification system by using human palmprint is designed and made. To obtained line palmprint features which for differentiating each other people, line detection by two line directions and local standard deviation are used. Euclidean distance is used for matching and verifying the palmprint among sample palmprint features and database features.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, karunia dan penyertaan-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana. Banyak masalah dan rintangan yang sulit untuk dihadapi, namun pertolongan-Nya membuat penulis semakin percaya bahwa tidak ada kasih dan kuasa yang lebih besar selain daripada kasih setia Tuhan Yesus.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak, baik yang secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini :
1. Papah dan Mamah tercinta di surga, terimakasih untuk semua cinta, perhatian, kasih sayang, doa, tenaga dan semua hal yang telah kalian berikan dan ajarkan sepanjang hidup kalian. This is special for you, Mom and Dad. Sangat menyesal dan sedih tidak bisa mempersembahkannya langsung kepada kalian.
2. Maey Yap Vianingrum dan Saras Cheryl Widinastiti, terima kasih untuk segala cinta dan perhatian kalian. I can’t say any words, I love you both so much. 3. Keluarga Ganjar dan Keluarga Swasti, terima kasih kalian telah menjadi kakak
yang baik dan selalu memberikan dukungan baik moril dan materiil sehingga penulis tetap bersemangat untuk menyelesaikan studinya.
4. Keluarga besar S. Hadi Sardjana dan Sumiyat, terima kasih buat mbah kakung, mak’e, bapak, ibu, pakdhe, budhe, om, bulik, serta semua saudara sepupu yang senantiasa mendukung penulis, baik moril maupun materiil, dalam menyelesaikan studinya. May God bless you all.
5. Bapak Dr. Iwan Setyawan selaku pembimbing I dan Ibu Ivanna K. Timotius, M.S. selaku pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, arahan dan saran yang menginspirasi penulis selama mengerjakan skripsi ini. Mohon maaf jika penulis tidak dapat memenuhi harapan dari Bapak dan Ibu.
iv
6. Bapak F. Dalu Setiaji selaku wali studi, serta seluruh dosen, staff, dan karyawan FTEK yang telah banyak membantu penulis selama menempuh studi di sini. 7. Teman satu kontrakan, Hendika Iryanto dan Revellino Salmon, Sahabat selama
studi, Adi Narendra, Daniel Adven, Face Roza dan semua teman-teman angkatan 2008, kakak-kakak angkatan, Christin Satya Ningtyas dan Kuntadi , serta teman-teman sesama mahasiswa FTEK yang selalu memberikan dukungan.
8. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis mengucapkan banyak sekali terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca, sehingga skripsi ini dapat berguna ke depannya.
Salatiga, 1 Juli 2014
v
DAFTAR SINGKATAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
2.7. Normalisasi Intensitas ... 11
2.8. Deteksi Garis ... 12
2.9. Operasi Blok ... 13
2.10. Standar Deviasi Lokal ... 13
vi
Citra Untuk File Rahasia ... 14
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 16
3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 17
3.2. Proses Pengambilan Gambar ... 20
3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 22
3.3.1. Pra Pengolahan ... 23
3.3.1.1.KonversiCitra Berwarna (RGB) ke Citra Beraras Keabuan (Grayscale) ... 23
3.3.1.2.Konversi Citra Grayscale ke Citra Biner ... 24
3.3.1.3.Menentukan Region of Interest (ROI) Pada Telapak Tangan ... 25
3.3.1.4.Normalisasi Intensitas Citra ROI ... 27
3.3.2. Deteksi Garis ... 28
3.3.3. Operasi Blok dan Standar Deviasi Lokal... 30
3.3.4. Penentuan Hasil Verifikasi Dengan Jarak Euclidean ... 31
3.3.5. Perhitungan Unjuk Kerja Sistem ... 32
3.4. Program Antar Muka Pengguna / Graphics User Interface (GUI) ... 33
BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL PENGUJIAN ... 41
4.1. Hasil Pengujian Perancangan Sistem ... 42
4.2. Cara Penentuan Nilai ... 43
4.3. Data Pengujian Untuk Pengujian Perubahan Parameter Sistem... 45
4.4. Hasil Pengujian dan Analisis Penentuan Nilai ... 45
4.5. Hasil Pengujian dan Analisis Variasi Ukuran Struktur Elemen Opening ... 47
vii
Titik Pusat Massa Dengan Scanning, Tanpa Scanning, dan Tanpa Titik Pusat Massa Untuk Proses Cropping
Citra Serta Pengaruhnya Terhadap Akurasi Rata-Rata ... 51
4.8. Hasil Pengujian dan Analisis Variasi Nilai dan ... 54
4.9. Hasil Pengujian dan Analisis Variasi Penggunaan Jumlah Arah Deteksi Garis dan Variasi Ukuran Blok ... 59
4.10. Hasil Pengujian dan Analisis Variasi Penggunaan Jumlah Arah Deteksi Garis dan Variasi Ukuran Blok Dengan Operasi Pengambangan Untuk Mengurangi Garis Halus Dari Hasil Deteksi Garis ... 61
4.11. Hasil Pengujian dan Analisis Pengaturan Nilai Terhadap Unjuk Kerja Sistem ... 64
4.12. Hasil Pengujian dan Analisis Waktu Komputasi... 67
4.13. Analisis Keseluruhan Sistem ... 67
BAB V KESIMPULAN ... 70
DAFTAR PUSTAKA ... 72
LAMPIRAN ... 74
A. Pedoman Penggunaan Alat dan Antar Muka Pengguna Sistem ... 74
B. Source Code Sistem Verifikasi ... 85
B.1. Pengolahan Data ... 85
B.1.1. Source Code Pra Pengolahan Citra... 85
B.1.2. Source Code Normalisasi Intensitas ... 87
B.1.3. Source Code Deteksi Garis ... 87
B.1.4. Source Code Operasi Blok dan Standar Deviasi Lokal ... 88
B.1.5. Source Code Pencocokan Dengan Jarak Euclidean ... 89
viii
Pengujian Sistem ... 92
C.1. Gambar Telapak Tangan Pengakses Berhak ... 92
C.1.1. Gambar Telapak Tangan Untuk Basis Data ... 92
C.1.1.1. Username 612007015 ... 92
C.1.1.9. Username 612008089 ... 100
C.1.1.10. Username 612008090 ... 101
C.1.2. Gambar Telapak Tangan Untuk Pengujian Sistem .... 102
C.1.2.1 Username 612008086 ... 102
C.1.2.2 Username 612008082 ... 103
C.1.2.3 Username 612007015 ... 105
C.1.2.4 Username 612008088 ... 106
C.1.2.5 Username 612008016 ... 107
C.1.2.6 Username 612008090 ... 109
C.1.2.7 Username 612008089 ... 110
C.1.2.8 Username 612008039 ... 111
C.1.2.9 Username 612008085 ... 113
C.1.2.10 Username 612008086 ... 114
C.2. Gambar Telapak Tangan Pengakses Tidak Berhak ... 115
ix
C.2.7. Pengakses 7 ... 119
C.2.8. Pengakses 8 ... 120
C.2.9. Pengakses 9 ... 121
C.2.10. Pengakses 10 ... 121
C.2.11. Pengakses 11 ... 122
C.2.12. Pengakses 12 ... 123
C.2.13. Pengakses 13 ... 123
C.2.14. Pengakses 14 ... 124
C.2.15. Pengakses 15 ... 125
C.2.16. Pengakses 16 ... 125
C.2.17. Pengakses 17 ... 126
C.2.18. Pengakses 18 ... 127
C.2.19. Pengakses 19 ... 127
C.2.20. Pengakses 20 ... 128
C.2.21. Pengakses 21 ... 129
C.2.22. Pengakses 22 ... 129
C.2.23. Pengakses 23 ... 130
C.2.24. Pengakses 24 ... 131
C.2.25. Pengakses 25 ... 131
C.2.26. Pengakses 26 ... 132
C.2.27. Pengakses 27 ... 133
C.2.28. Pengakses 28 ... 133
C.2.29. Pengakses 29 ... 134
x
Gambar 3.3.a. Tampak Depan Dimensi Perencanaan Alat Pengambil Gambar ... 17
Gambar 3.3.b. Tampak Samping Dimensi Perencanaan Alat Pengambil Gambar .... 17
Gambar 3.4.a. Perencanaan Letak Komponen Pada Alat ... 18
Gambar 3.4.b. Perencanaan Letak Komponen Pada Alat ... 18
Gambar 3.4.c. Tampak Samping Perencanaan Letak Komponen Pada Alat ... 18
Gambar 3.4.d. Tampak Belakang Perencanaan Letak Komponen Pada Alat ... 18
Gambar 3.5. Tampak Depan Realisasi Alat ... 19
Gambar 3.6. Tampak Belakang Realisasi Alat ... 19
Gambar 3.7. Tampak Dalam Realisasi Alat ... 20
Gambar 3.8. Alas Pengambilan Gambar Pada Alat ... 21
Gambar 3.9. Posisi Tangan Saat Pengambilan Gambar ... 21
Gambar 3.10. Diagram Alir Perangkat Lunak Sistem... 22
Gambar 3.11. Diagram Alir Pra Pengolahan Citra ... 23
Gambar 3.12. Digram Alir Konversi Citra Berwarna Ke Citra Grayscale ... 24
Gambar 3.13.a. Citra Berwarna I ... 24
Gambar 3.18. Diagram Alir Normalisasi Intensitas ... 27
xi
Gambar 3.19.b. Citra L Hasil Normalisasi Intensitas ... 28
Gambar 3.20. Mask Deteksi Garis... 28
Gambar 3.21. Diagram Alir Proses Deteksi Garis ... 29
Gambar 3.22. Citra Hasil Deteksi Garis ... 29
Gambar 3.23. Citra Hasil Operasi Blok dan Standar Deviasi Lokal ... 30
Gambar 3.24. Diagram Alir Operasi Blok dan Standar Deviasi Lokal ... 31
Gambar 3.25. Diagram Alir Penentuan Hasil Verifikasi... 32
Gambar 3.26. Tampilan Awal Antar Muka Pengguna ... 34
Gambar 3.27. Tampilan Antar Muka Pengguna Setelah Memilih Tombol Admin ... 35
Gambar 3.28. Diagram Alir Cara Kerja Antar Muka Pengguna ... 35
Gambar 3.29. Diagram Alir Cara Kerja Menu Verifikasi ... 36
Gambar 3.30. Diagram Alir Cara Kerja Menu Admin ... 37
Gambar 4.3 Grafik Akurasi Rata-Rata Sistem Dengan Beberapa Ukuran Struktur Elemen Untuk Proses Opening... 48
Gambar 4.4 Citra Biner K Sebelum Proses Opening ... 49
Gambar 4.5 Citra Hasil Opening Dengan Ukuran SE Berbeda ... 49
Gambar 4.6. Grafik Akurasi Rata-Rata Sistem Berdasarkan Variasi Ukuran Struktur Pemotong ... 51
Gambar 4.7. Citra Hasil Opening Dengan Perpotongan Garis Letak Titik Penunjuk Perbedaan Pusat Struktur Pemotong . .... 53
Gambar 4.8. Citra ROI Telapak Tangan... 54
Gambar 4.9. Grafik Akurasi Rata-Rata Pengujian Variasi Nilai dan ... 55
Gambar 4.10. Histogram dan Citra L Hasil Normalisasi ... 56
Gambar 4.11. Citra Hasil Normalisasi Intensitas Dengan Berbagai Variasi Nilai dan ... 56
xii
Gambar 4.13. Grafik Akurasi Rata-Rata Sistem Berdasarkan Variasi
Ukuran Blok dan Jumlah Arah Deteksi Garis ... 60
Gambar 4.14. Citra Hasil Operasi Blok dan Standar Deviasi Lokal Dengan Ukuran Blok Berbeda... 61
Gambar 4.15. Citra Hasil Deteksi Garis ... 62
Gambar 4.16. Grafik Akurasi Rata-Rata Sistem Berdasarkan Variasi Ukuran Blok dan Jumlah Arah Deteksi Garis Dengan Operasi Penghilangan Garis Halus ... 63
Gambar 4.17. Grafik Perbandingan Akurasi Rata-Rata Sistem Antara Sistem Subbab 4.10 Dengan Sistem Subbab 4.9 ... 64
Gambar 4.18. Grafik Unjuk Kerja Sistem Dengan Beberapa Nilai ... 66
Gambar 4.19. Citra Hasil Binerisasi Citra Telapak Tangan Dengan =60 Pada Dua Orang Yang Berbeda ... 68
Gambar A.1. Tampilan Awal Antar Muka Sistem ... 74
Gambar A.2. Tampilan Antar Muka Sistem ... 75
Gambar A.3. Tampilan Cara Masuk ke Menu Buat Basis Data ... 75
Gambar A.4. Tampilan Menu Buat Data ... 76
Gambar A.5. Tampilan Saat Mengambil Gambar Telapak Tangan Menu Buat Basis Data ... 76
Gambar A.6. Tampilan Cara Memilih Menu Hapus Member ... 77
Gambar A.7. Tampilan Menu Hapus Member ... 77
Gambar A.8. Kotak Dialog Konfirmasi Hapus Pengakses Berhak ... 78
Gambar A.9. Tampilan Cara Masuk ke Menu Admin ... 78
Gambar A.10. Tampilan Memilih Admin ... 79
Gambar A.11. Kotak Dialog Konfirmasi Untuk Memilih Admin ... 79
Gambar A.12. Tampilan Cara Memilih Menu Verifikasi ... 79
Gambar A.13. Tampilan Masukkan Username Saat Proses Verifikasi ... 80
Gambar A.14. Tampilan Proses Mengambil Gambar Telapak Tangan Saat Verifikasi ... 80
xiii
Admin Dalam Sistem) ... 81
Gambar A.17. Tampilan Verifikasi Admin ... 82
Gambar A.18. Tampilan Cara Menghapus Admin Dari Sistem ... 82
Gambar A.19. Tampilan Menghapus Admin ... 83
Gambar A.20. Kotak Dialog Konfirmasi Menghapus Admin ... 83
Gambar A.21. Kotak Dialog Konfirmasi Keluar Dari Sistem ... 84
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Pengujian Verifikasi Sesuai Username ... 43 Tabel 4.2. Pengujian Verifikasi Pengakses Berhak Tidak Sesuai
Username danPengakses Tak Berhak ... 43 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Beberapa Nilai dan Pengaruhnya
Terhadap Unjuk Kerja Sistem ... 46 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Unjuk Kerja Pada Variasi Ukuran Stuktur
Elemen Pada Proses Opening ... 47 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Pengaruh Variasi Ukuran Struktur Pemotong
Terhadap Unjuk Kerja Sistem ... 50 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Pengaruh Penggunaan Titik Pusat Massa
Terhadap Unjuk Kerja Sistem ... 52 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Pengaruh Variasi Nilai dan Terhadap
Unjuk Kerja Sistem ... 54 Tabel 4.8. Pengujian Perbandingan Sistem Tanpa dan Dengan Normalisasi
Intensitas Menggunakan Sampel Dengan Kondisi Pencahayaan
Yang Berbeda dari Kondisi di Dalam Kotak ... 58 Tabel 4.9. Hasil Pengujian Penggunaan Jumlah Arah Metode Deteksi
Garis dan Variasi Jumlah Blok Pada Operasi Blok Terhadap
Unjuk Kerja Sistem ... 59 Tabel 4.10. Hasil Pengujian Penggunaan Jumlah Arah Metode Deteksi
Garis dan Variasi Jumlah Blok Pada Operasi Blok Dengan
Penghilangan Garis Halus Terhadap Unjuk Kerja Sistem ... 63 Tabel 4.11. Hasil Pengujian Pengaturan Nilai Terhadap Unjuk
xv
DAFTAR SIMBOL
J(x,y) citra beraras keabuan (citra grayscale)
I(x,y) citra berwarna (RGB) hasil pengambilan gambar kamera web
( , ) intensitas nilai komponen R pada citra I(x,y)
( , ) intensitas nilai komponen G pada citra I(x,y)
( , ) intensitas nilai komponen B pada citra I(x,y)
( , ) citra biner hasil operasi pengambangan
nilai ambang yang dijadikan batas nilai pemisah antara latar belakan dan tangan pada operasi pengambangan citra biner
C struktur elemen(SE) yang digunakan pada operasi morfologi
operasi dilasi
operasi erosi operasi opening
E(x, y) citra hasil operasi opening
momen citra E dengan orde ( , )
( , ) nilai piksel citra E pada koordinat (x, y)
pusat koordinat titik pusat massa pusat koordinat titik pusat massa
L(x, y) citra hasil normalisasi intensitas
P(x, y) citra hasil cropping
xvi nilai varian dari citra P
nilai rata-rata dari citra L
nilai varian dari citra L
nilai varian dari sebuah citra
konstanta untuk proses normalisasi intensistas nilai rata-rata dari sebuah citra
h ukuran blok yang digunakan pada saat operasi blok jumlah blok hasil operasi blok pada satu buah citra
G0 citrahasil deteksi garis arah 0° G135 citrahasil deteksi garis arah 135°
G(x,y) citra akhir hasil deteksi garis yang merupakan gabungan dari citra
G0dan G135
standar deviasi tiap blok hasil operasi blok
u vektor ciri dari citra uji
v vektor ciri dalam basis data
( , ) jarak Euclidean antara vektor ciri citra uji dan basis data
vektor ciri citra yang berisi standar deviasi tiap blok pada satu buah citra
jarak Euclidean paling kecil dari pengujian satu vektor ciri citra uji dengan lima vektor ciri dalam basis data
tverifikasi nilai ambang yang digunakan untuk menentukan diterima atau
tidaknya suatu akses ke sistem
_ vektor yang berisi nilai semua pengujian pengakses berhak ke
xvii
DAFTAR SINGKATAN
AR Accuration Rate
FAR False Acceptance Rate
FRR False Rejection Rate
GUI Graphics User Interface
LED Light Emiting Diode
PC Personal Computer
RGB Red Green Blue ROI Region of Interest
SE Struktur Elemen
TPMDS Titik Pusat Massa Dengan Scanning
TPMTS Titik Pusat Massa Tanpa Scanning
TTPM Tanpa Titik Pusat Massa
