i

IDENTIFIKASI TULANG DAUN MONOKOTIL DAN DIKOTIL

DENGAN METODE MANUAL THRESHOLDING

Oleh :

Laorency Fania Christy

NIM : 642011006

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika

guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

Program Studi Fisika

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

2015

ii

iii

iv

v

MOTTO

Ketahuilah kemampuan yang ada pada dirimu, jadilah dirimu sendiri

Syukuri setiap pemberianNya

Sebab di dalam Dia kamu telah menjadi kayadalam segala hal: dalam segala macam

perkataan dan segala macam pengetahuan

( 1 Korintus 1:5 )

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih anugerah serta penyertaan-Nya sehingga

peneliti dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul “Identifikasi Tulang Daun Monokotil dan

Dikotil dengan Metode Manual Thresholding”, yang diajukan sebagai persyaratan dalam

menyelesaikan Program Studi Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya

Wacana Salatiga.

Peneliti menyadari bahwa tanpa dukungan dari berbagai pihak, laporan penelitian ini tidak

dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu peneliti mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak, yaitu:

1. Dekan Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.

2. Ketua Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga.

3. Ibu Made Rai Suci Shanti N.A, S.Si., M.Pd selaku wali studi angkatan 2011 dan pembimbing

utama dalam tugas akhir ini.

4. Bapak Giner Maslebu, S.Pd., S.Si., M.Si selaku pembimbing pendamping.

5. Seluruh Bapak/Ibu dosen pengajar dan seluruh staf di Fakultas Sains dan Matematika,

Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga yang telah mendidik dan memberikan motivasi

dalam perkuliahan.

6. Laboran-laboran FSM, khususnya laboran progdi fisika Mas Tri, Mas Sigit, Pak Tafip yang

senantiasa membantu dan menyediakan peralatan selama perkuliahan.

7. Teman-teman angkatan 2011, Ruth Arientya, Gisella, Umi, Kristia, Dita, Debora, Yospina,

Satriya, Azhar, Dio, Yodhi, Ishak, Aziz, Cholik, Puis) dan adik angkatan Katriana Pradipta

yang telah memberi dukungan dan semangat.

8. Teman-teman kos seruni 18 Mbak Ema, Mbak Pipit, Mbak Dezy, Radita, Mb Alina, Shendi,

Andini yang telah memberi semangat selama skripsi dan Mas Pandu, Mbak Dina yang sudah

menjadi bapak ibu kos selama saya studi di Salatiga.

vii

9. Keluarga saya, Papa, Ibu, kakak dan adik tercinta Yona dan Roi yang telah memberi doa

dukungan, semangat, motivasi, Papa Ibu yang sudah membiayai sampai saya menjadi sarjana.

10. Mas Arco sebagai orang terkasih, teman, sahabat saya, terimakasih atas kesabaran, doa,

semangat yang sudah diberikan selama ini.

11. Kak doni yang telah meminjamkan kamera untuk penelitian ini.

12. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu demi satu.

Salatiga, 16 Januari 2016

Penulis,

Laorency Fania Christy

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN iii

LEMBAR PERSETUJUAN AKSES iv

MOTTO v

KATA PENGANTAR vi

DAFTAR ISI viii

PENDAHULUAN 1

LAMPIRAN 3

Identifikasi Tulang Daun Monokotil dan Dikotil denganMetode Manual Thresholding

Laorency F. Christy1,2,*, Giner Maslebu 1,2, Made R.S.S.N. Ayub1,2

1Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga2Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

* Email: lfania.christy@gmail.comAbstrak. Kemampuan untuk mempelajari suatu obyek tidak dimiliki oleh semua orang, hanya orang yang ahli dalambidang tertentu saja yang dapat mengenalinya secara langsung. Seiring perkembangan tekonologi, banyak cara yang dapatdilakukan untuk identifikasi suatu obyek, salah satunya dapat dilakukan dengan pengolahan citra digital. Penelitian inibertujuan untuk membedakan tulang daun monokotil dan dikotil dengan metode manual thresholding. Metode thresholdingtermasuk salah satu metode dalam segmentasi citra. Thresholding atau binerisasi adalah pengelompokan piksel-piksel dalamcitra berdasarkan batas nilai intensitas tertentu. Jika intensitas piksel sesuai dengan syarat intensitas obyek maka akandipetakan menjadi piksel obyek pada citra hasil operasi, sebaliknya jika tidak memenuhi syarat maka akan dipetakanmenjadi piksel latar belakang. Citra yang diambil adalah daun monokotil melati air (Echinodorus palaefolius) dan daundikotil jambu biji (Psidium guajava). Citra dianalisis dengan pengolahan aplikasi yang disusun dalam bentuk M-File inputprogram. Citra asli dengan tipe RGB (Red, Green, Blue) diubah menjadi citra keabuan (grayscale), tahap selanjutnya yaituproses thresholding pada citra grayscale, untuk memilih nilai threshold (nilai level keabuan) dari 0-255. Segmentasi citramenghasilkan citra biner, yang nilai thresholdnya dapat ditentukan terlebih dahulu, sehingga dapat diperoleh hasil dengannilai threshold (T) terbaik. Analisis terhadap citra biner dengan manual thresholding dihasilkan nilai threshold pada rentang155-172 (monokotil) dan 125-145 (dikotil). Selanjutnya, dipilih satu nilai threshold terbaik, pada T=167 untuk citra binermonokotil dan T=138 untuk citra biner dikotil. Kedua nilai threshold hasil segmentasi sudah dapat memisahkan tulang daunmonokotil dan dikotil dengan struktur daun yang lain. Metode segmentasi citra dengan manual thresholding dapatdigunakan untuk membedakan tulang daun monokotil dan dikotil, sehingga membantu dalam mempelajari morfologi daunmelalui pengolahan citra digital.

Kata kunci: manual thresholding, pengolahan citra, monokotil dan dikotil.

PENDAHULUAN

Morfologi tumbuhan merupakan ilmu yangmempelajari bentuk fisik dan struktur tubuh daritumbuhan. Morfologi tumbuhan berguna untukmengidentifikasi tumbuhan secara visual, jika hanyasekedar nama tidak akan menggambarkan denganjelas bagaimana wujud tumbuhan tersebut. Sebagaicontoh, hal yang paling sering dan mudah dilakukanketika membedakan tumbuhan monokotil dan dikotiladalah mengamati bagian daunnya. Daun memilikitulang daun yang beraneka ragam sesuaipengelompokan jenis tumbuhan monokotil dandikotil. Struktur tulang daun pada tumbuhanmonokotil yaitu sejajar atau melengkung, sedangkanpada tumbuhan dikotil struktur tulang daunnyamenyirip atau menjari [1].

GAMBAR 1. Jenis Tulang Daun (a) menyirip (b)melengkung (c) menjari (d) sejajar

Kemampuan untuk mengenal dan memahamikarakteristik bagian tumbuhan tidak dimiliki olehsemua orang, hanya orang-orang tertentu yang ahlidalam bidang morfologi tumbuhan yang bisamengenalinya. Seiring dengan berkembangnyateknologi, banyak cara yang dapat dilakukan untukmengidentifikasi suatu obyek termasuk ciri-ciri fisikdari tumbuhan, salah satunya dapat dilakukan denganpengolahan citra (image processing).

Citra (image) adalah bentuk informasi visualyang berupa kumpulan dari piksel-piksel yangdisusun dalam larik dua dimensi [2]. Agar citra dapatterlihat baik, maka citra tersebut dapat diperbaikidengan pengolahan citra digital. Pengolahan citradigital (digital image processing) adalah ilmu yangmempelajari tentang teknik-teknik mengolah citra[3]. Citra yang sudah diolah melalui teknikpengolahan citra menghasilkan keluaran yangkualitasnya lebih baik [4].

Salah satu metode dalam pengolahan citraadalah segmentasi citra. Proses segmentasidilakukan dengan membagi citra ke dalambeberapa kategori objek sesuai denganpengelompokan tingkat keabuan, teknik ini seringdisebut sebagai pengambangan (thresholding).

Thresholding yaitu proses pemisahan piksel-pikselterhadap citra grayscale sehingga menghasilkan citrabiner. Proses thresholding ini pada dasarnya adalahproses pengubahan kuantisasi citra, sehingga untukmelakukan thresholding dapat digunakan rumus :

1wx

b

Keterangan:x nilai derajat keabuan setelah thresholdingw nilai derajat keabuan sebelum thresholding

b jumlah derajat keabuan yang diinginkan

Sebelum citra RGB (Red, Green, Blue) diubah kedalam citra biner, citra RGB terlebih dahulu diubahmenjadi citra grayscale. Pada proses pengubahanmenjadi citra grayscale dapat dilakukan dengan caramengambil nilai tiap piksel dari komponen red (r),green (g), dan blue (b), ketiga warna dasar tersebutdiambil rata-ratanya (s), sehingga dapat ditulissebagai berikut:

23

r g bs

Nilai rata-rata (s) digunakan untuk memberi warnapada piksel gambar sehingga warna RGB berubahmenjadi grayscale.

Citra biner memiliki dua nilai derajat keabuan,yaitu hitam dan putih. Secara matematis dapat ditulissebagai berikut.

1 ( , )( , ) 3

0 ( , )

if f x y Tg x y

if f x y T

Dengan ),( yxg adalah citra biner dari citra

grayscale ),( yxf , dan T menyatakan nilai

threshold. Piksel yang memiliki derajat keabuanlebih kecil dari nilai batas yang ditentukan diberinilai 0, sedangkan yang memiliki derajat keabuanlebih besar dari nilai batas diberi nilai 1 [5].Penentuan nilai T tersebut berdasarkan kondisi pikselitu sendiri, jika intensitas piksel sesuai dengan syaratintensitas obyek maka akan dipetakan menjadi pikselobyek (nilai 1) pada citra hasil operasi, sebaliknyajika tidak memenuhi syarat maka akan dipetakanmenjadi piksel latar belakang (nilai 0) [6]. Parameterdalam thresholding adalah pemilihan nilai threshold.Peneliti dapat menentukan nilai threshold (T) secaramanual (manual thresholding) atau denganthresholding otomatis menggunakan algoritma.

Supaya proses pengamatan mudah, hasil citragrayscale dapat ditampilkan ke dalam histogram,clustering, atau varians sebelum dipilih nilaithresholdnya [7]. Dalam penelitian ini akan dibatasipada proses membedakan tulang daun monokotil dandikotil dengan metode manual thresholding.

BAHAN DAN METODE

Prosedur penelitian untuk membedakan tulangdaun monokotil dan dikotil diawali denganpengambilan citra (akuisisi data). Akuisisi databerhubungan dengan pengambilan citra, kamera yangdigunakan, pencahayaan, waktu dan latar belakangobjek yang sama. Hal ini bertujuan untukmenghasilkan citra yang kualitasnya sama.Selanjutnya dibuat rancangan pengolahan citradengan perangkat lunak untuk membuat programyang dapat digunakan analisis citra. Hal terakhiryang dilakukan dalam prosedur penelitian adalahanalisis citra sebagai hasil penelitian.

Penelitian ini menggunakan citra daun monokotil,melati air (Echinodorus palaefolius) dan daun dikotiljambu biji (Psidium guajava) dianalisis denganpengolahan aplikasi yang sudah dirancang. Langkah-langkah aplikasi pengolahan citra ditunjukkan olehdiagram alir program pada GAMBAR 2.

GAMBAR 2. Diagram Alir Program

Mulai

Baca citra

Konversi citra RGB kegrayscale

Selesai

Segmentasi citra denganmetode thresholding manual

Interpretasi tulang daun

Pengolahan citra dimulai dengan membaca citradaun hasil akuisisi data dari kamera dalam formatRGB (Red, Green, Blue). Selanjutnya, citra RGBdiubah ke citra grayscale dengan rentang nilaikeabuan 0-255. Setelah citra RGB menjadi citragrayscale, dilakukan proses segmentasi citra denganmetode thresholding manual. Tujuan dilakukanthresholding untuk mendapatkan citra biner yangakan diinterpretasi untuk membedakan berbagaibentuk tulang daun. Dalam penelitian ini, metodeyang digunakan adalah manual thresholding dengancara menguji citra dengan berbagai nilai threshold(T) yang berbeda-beda pada rentang 0-255. Darihasil pengujian dengan variasi nilai T, akan dipilihsatu nilai T yang tepat untuk proses binerisasi citra.

HASIL DAN DISKUSI

Dalam perancangan model pengolahan citraberbasis komputer, maka dapat digunakan GUI(Graphical User Interface) yang merupakan salahsatu program komputer yang lebih banyakmenggunakan grafik daripada teks. GUI terdiri darimenu bar, toolbar, navigation pane, task page,graphics toolbar, graphics windows sehinggamemberi kemudahan pada pengguna komputer[8][9]. Penggunaan GUI untuk pengolahan citraberbasis komputer juga dilakukan oleh Agustinus S.dan Dwi A. (2013) untuk simulasi dan analisisperbaikan citra digital dengan memasukkanparameter input citra [10]. Berikut adalah TampilanGUI pada metode pengolahan citra manualthresholding yang ditunjukkan pada GAMBAR 3.

GAMBAR 3. Tampilan Citra Asli, Citra Grayscale, danHasil Thresholding

GAMBAR 3 menunjukkan hasil pengolahan citraasli dengan ukuran 4272 x 2848 piksel yang diubah

ke dalam citra grayscale (0-255). Analisis terhadapcitra grayscale dengan metode manual thresholdingmenghasilkan citra biner dengan satu nilai thresholdterbaik yang ditentukan dari rentang batas nilaibawah dan nilai atas ambang keabuan citra.Pemilihan nilai threshold terbaik diambilberdasarkan pada parameter kejelasan tulang daunsetelah dilakukan segmentasi citra dengan metodemanual thresholding.

GAMBAR 4. Citra Biner Hasil Segmentasi DaunMonokotil dengan Variasi Nilai Threshold

Nilai threshold untuk daun monokotil dipilihdengan rentang 155-172. T=155 ditentukan sebagainilai batas bawah, sedangkan T=172 ditentukansebagai nilai batas atas. Nilai T=155 masih terdapattitik-titik pada citra yang sebenarnya bukan bagiandari citra (noise) sedangkan T=172 tidak begitumenunjukkan dengan jelas tulang daunnya. Setelahmenentukan nilai threshold (T) secara manual danberdasarkan variasi yang sudah dipilih, diperolehcitra biner dengan nilai T terbaik yaitu T=167(GAMBAR 4).

GAMBAR 5. Citra Biner Hasil Segmentasi DaunDikotil dengan Variasi Nilai Threshold

Pada daun dikotil, variasi nilai threshold yangdipilih berada pada rentang 125-145. Hasil yangditunjukkan pada GAMBAR 5, nilai T=125 masihmemiliki banyak noise di sekitar tulang daunya,T=145 menghasilkan citra biner dengan jumlahtulang daun yang jarang. Sehingga dari rentang nilaiT batas bawah-batas atas diambil citra biner dengannilai T terbaik yaitu T=138 (GAMBAR 5).

Citra biner hasil manual thresholding pada daunmonokotil dipilih dengan nilai T=167 dan daundikotil dengan nilai T=138. Nilai tersebut dipilihkarena dengan manual thresholding citra binerisasidapat memisahkan tulang daun dengan strukturtulang daun yang lain .Pemilihan nilai thresholdinguntuk memisahkan objek dengan latar belakangnyajuga dilakukan oleh Max. R. Kumaseh et al2013dalam penelitiannya berhasil memisahkan objekmata ikan dengan metode thresholding [11].

KESIMPULAN

Berdasarkan pengolahan citra dan analisis yangsudah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwanilai threshold terbaik yang dapat memisahkantulang daun dengan struktur daun yang lain untukdaun monokotil T=167 dan daun dikotil T=138.Analisis citra dengan metode manual thresholdingdapat digunakan untuk membedakan tulang daunmonokotil dan dikotil, sehingga membantu dalammempelajari morfologi daun melalui pengolahancitra digital.

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur kepada Tuhan yang senantiasamemberi penyertaan sehingga penulis dapatmenyelesaikan tugas akhir. Dalam penyusunan tugasakhir ini, penulis juga mendapat dukungan danbimbingan dari berbagai pihak, untuk itu penulismenyampaikan terima kasih kepada Made Rai SuciShanti N.A selaku pembimbing I , Giner Maslebuselaku pembimbing II, keluarga yang selalu memberidoa dan dukungan, serta teman-teman yang telahmemberi semangat.

REFERENSI

1. Tjitrosoepomo Gembong. 2009. MorfologiTumbuhan. Yogyakarta: Gadjah MadaUniversity Press. p. 1-2 ISBN 979-420-241-X.

2. Murinto, E. Aribowo, R. Syazali. 2007. AnalisisPerbandingan Metode Intensify Filteringdengan Metode Frequency Filtering.

3. T. Sutoyo , E. Mulyanto , V. Suhartono, O.D.Nurhayati, Wijanarto. 2009. Teori pengolahancitra digital. Yogyakarta: Andi. p.256.

4. Munir, R. 2004. Pengolahan Citra digital.Bandung: Informatika.

5. Putra, D. 2010. Pengolahan Citra Digital.Yogyakarta: Andi.

6. Ahmad, Usman. 2005. Pengolahan CitraDigital dan Teknik Pemrogramannya. GrahaIlmu: Yogyakarta.

7. Prasetyo, Eko. 2011. Pengolahan Citra Digitaldan aplikasinya menggunakan Matlab. PenerbitAndi: Yogyakarta.

8. Sugihrto, Aris. 2006. Pemrograman GUIdengan MATLAB. Penerbit Andi: Yogyakarta.

9. Moore, Holly. 2011. MATLAB for Engineers(third ed.). New Jersey : Prentice Hall.

10. Agustinus Siregar, Dwi Aryanta. 2013.Simulasi dan Analisis Perbaikan Citra DigitalDomain Frekuensi dengan TransformasiFourier. Jurnal Online Institut TeknologiNasional. Bandung.

11. Kumaseh, Max.R; Luther Latumakulita;Nelson Nainggolan. 2013. Segmentasi CitraDigital Ikan Menggunakan MetodeThresholding. Manado: Universitas SamRatulangi.