analisa kelayakan phonocardiogram (pcg) - Repository

Tugas Akhir - 2011
ANALISA KELAYAKAN PHONOCARDIOGRAM (PCG) SEBAGAI MODALITAS
PENGENALAN INDIVIDU
PHONOCARDIOGRAM (PCG) FEASIBILITY ANALYSIS AS A MODALITY OF
INDIVIDUAL RECOGNITION
Dewy Januarti¹, Achmad Rizal², Koredianto Usman³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Biometrika adalah mengukur karakteristik pembeda (distinguisthing traits) pada badan atau
perilaku seseorang yang digunakan untuk melakukan pengenalan secara otomatis terhadap
identitas orang tersebut dengan membandingkannya dengan karakteristik yang sebelumnya telah
disimpan pada suatu database, dimana pengenalan secara otomatis disini adalah dengan
menggunakan teknologi komputer. Dengan begitu, pengenalan terhadap identitas seseorang
dapat dilakukan secara waktu nyata (real time), tidak membutuhkan waktu berjam-jam atau
berhari-hari untuk proses pengenalan itu.
Pada Tugas Akhir ini bagian tubuh yang digunakan sebagai biometrika adalah jantung, dimana
suara jantung atau Phonocardiogram (PCG) berperan sebagai karakteristik pembedanya. Suara
jantung ini direkam dalam bentuk *.wav selama 10 detik dengan frekuensi sampling 8000Hz.
Suara jantung tersebut direkam dalam 4 kondisi (santai, bangun tidur, sehabis jalan dan jantung
berdegup kencang). Terdapat 2 skenario dalam pengujian system pada Tugas Akhir ini, yakni
pengujian tanpa penambahan noise (skenario 1) dan dengan penambahan noise AWGN dengan
SNR 10dB, 20dB, 30dB, 40dB, 50dB, 55dB & 60dB yang diujikan pada masing-masing kondisi
secara terpisah (skenario 2). Untuk mengekstraksi ciri dari suara jantung ini digunakan
dekomposisi wavelet 5 tingkat dan sebagai classifier digunakan K-NN classify.
Nilai akurasi klasifikasi untuk pengujian tanpa penambahan noise didapat sebesar 20%, hal ini
menunjukkan bahwa suara jantung tidak layak digunakan sebagai modalitas pengenalan individu
dan untuk pengujian dengan penambahan noise didapat akurasi sebesar 5%-100%, pada skenario
2 sinyal suara jantung memiliki ketahanan terhadap noise pada saat SNR ≥ 50dB.
Kata Kunci : Biometrika, Phonocardiogram (PCG), dekomposisi wavelet,AWGN, K-NN classify
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
Abstract
Biometrics is a measure distinguishing characteristics (distinguisthing traits) in the body or
behavior of someone who used to perform automatic recognition of the identity of the person by
comparing it with the characteristics previously stored in a database, which automatically
introduction here is to use computer technology. That way, the introduction of personal identity
can be done in real time (real time), does not require hours or days for that recognition process.
In this final part of the body are used as pattern recognition is the heart, where the heart sounds
or Phonocardiogram (PCG) serves as a distinguishing characteristics. cardiac sound is recorded
in the form *. wav for 10 seconds with a sampling frequency of 8,000 Hz. cardiac sounds were
recorded in 4 conditions (relax, wake up, after the street and the heart beat faster). There are 2
scenarios in testing the system on this final, for the test without the addition of noise (scenario 1)
and with the addition of AWGN noise with SNR 10dB, 20 dB, 30dB, 40dB, 50dB, 55dB and 60dB
are tested on each condition separately ( scenario 2). To extract the characteristics of heart sound
is used 5 levels of wavelet decomposition and a used K-NN classifier classify.
The value of classification accuracy for the test without the addition of noise obtained by 20%,
this suggests that the cardiac sounds are not fit for use as an individual recognition modalities
and for testing with the addition of noise obtained an accuracy of 5%-100%, in scenario 2 cardiac
sounds signal has the resilience to noise when SNR ≥ 50 dB.
Keywords : Biometrics, Phonocardiogram (PCG), wavelet decomposition,AWGN, K-NNclassify
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Seiring dengan pesatnya kemajuan teknologi komputer dan tuntutan
kebutuhan akan sistem keamanan yang canggih, maka semakin pesat pula
kemajuan teknologi Biometrika yang telah diterapkan di berbagai bidang aplikasi,
seperti aplikasi absensi, KTP, ATM, rekam medis, identifikasi pelaku kejahatan,
menentukan hubungan kekeluargaan dan lain sebagainya. Sistem biometrika
merupakan teknologi pengenalan diri dengan menggunakan bagian tubuh atau
perilaku manusia (seperti : sidik jari dan tanda tangan) dan sistem pengenalan diri
itu sendiri adalah sistem untuk mengenali identitas seseorang secara otomatis
dengan menggunakan teknologi komputer, dimana sistem akan mencari dan
mencocokkan identitas seseorang tersebut dengan suatu basis data acuan yang
telah disiapkan sebelumnya. [3]
Berdasarkan uraian diatas maka biometrika merupakan suatu cara, yakni
mengukur karakteristik pembeda (distinguishing traits) pada badan atau perilaku
seseorang yang digunakan untuk melakukan pengenalan secara otomatis terhadap
identitas orang tersebut dengan membandingkannya dengan karakteristik yang
sebelumnya telah disimpan pada suatu database [3]. Karena alasan inilah penulis
ingin melakukan analisa kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai modalitas
pengenalan individu dimana dalam hal ini suara jantung atau PCG berperan
sebagai karakteristik pembedanya yang berlaku untuk jangka waktu tertentu.
Penelitian ini juga dilakukan sebagai salah satu pengembangan terhadap
penelitian-penelitian sebelumnya, dimana sebelumnya penelitian telah dilakukan
terhadap pengenalan suara jantung nomal dan abnormal serta pernah juga
dilakukan penelitian terhadap pengenalan seseorang berdasarkan suara jantung
dengan metode yang berbeda.
Pada penelitian ini dirancang suatu sistem pengenalan individu melalui
suara jantung yang direkam dalam bentuk *.wav sebagai data input dengan lama
1
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
2
rekaman 10 detik dan frekuensi sampling 8000Hz, suara jantung direkam dalam 4
kondisi (kondisi santai, bangun tidur, setelah jalan dan ketika jantung berdegup
kencang). Lalu dilakukan pengekstraksian ciri dengan metode wavelet dan
kemudian dilakukan pengklasifikasian dengan menggunakan metode K-Nearest
Neighbor untuk diteruskan ke penganalisaan. Melalui analisa tersebut diharapkan
dapat memberi rekomendasi tentang perbedaan suara jantung tersebut, apakah
suara jantung layak digunakan sebagai modalitas pengenalan individu atau tidak.
1.2
Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Untuk mencari perbedaan suara jantung (PCG) dari setiap orang yang
berlaku untuk jangka waktu tertentu, sehingga dapat digunakan sebagai
pembeda dalam mengidentifikasi setiap orang tersebut.
2. Menghitung keakurasiannya.
1.3
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas
dalam Tugas Akhir ini, yaitu:
1. Bagaimana
mengenali
pola
suara
jantung
secara
otomatis
dan
mengidentifikasi manusia sesuai database yang telah ada.
2. Bagaimana metode pengklasifikasian yang digunakan dapat membaca dan
mengenali pola yang berbeda.
3. Faktor-faktor apa saja yang dapat menyebabkan suara jantung berbeda.
1.4
Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :
1. Sinyal input adalah suara jantung yang telah terekam dalam bentuk *.wav,
berfrekuensi sampling 8000Hz, dan lama rekaman 10 detik.
2. Analisis ditujukan untuk suara jantung normal.
3. Analisis tidak ditujukan untuk analisis suara jantung secara medis tapi
hanya mengenali karakteristik dari sinyal.
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
3
4. Analisis tidak menggunakan metode pembagian suara jantung pertama (S1)
dan suara jantung kedua (S2)
5. Metode yang akan dicoba pada analisis ini adalah Wavelet.
6. Alat bantu yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah MATLAB 7.8.0
(R2009a).
1.5
Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur
Merupakan kegiatan pembelajaran materi melalui sumber pustaka yang
berkaitan dengan penelitian baik berupa buku, artikel maupun jurnal
ilmiah.
2. Konsultasi
Merupakan kegiatan pembelajaran dalam memperoleh data atau
informasi langsung dari dosen pembimbing.
3. Pengumpulan Data
Bertujuan untuk mendapatkan sample suara jantung dari beberapa
orang
yang
akan
digunakan
sebagai
masukan
dari
sistem.
Pengumpulan data diperoleh dari pengamatan langsung.
4. Perancangan Model Sistem
Merupakan perancangan model ekstraksi dan klasifikasi suara jantung
dengan menggunakan bahasa pemrograman MATLAB.
5. Testing dan Analisis
Pada Tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang telah
dibangun dan sekaligus melakukan analisis terhadap hasil dari sistem.
Output dari sistem ini dianalisis dan dihitung akurasinya.
6.
Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan penyusunan laporan hasil penelitian yang
telah dilakukan dan membuat kesimpulan dari hasil penelitian tersebut.
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
4
1.6
Sistematika Penulisan
1. BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan tentang latar belakang penelitian, tujuan
penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian,
dan sistematika penulisan tugas akhir.
2. BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang dasar teori yang digunakan dan berhubungan
dengan judul tugas akhir ini.
3. BAB III : PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM
Bab ini berisi tentang langkah-langkah atau tahapan pemodelan
sistem dalam software Matlab.
4. BAB IV : PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS
Berisi tentang hasil-hasil pengujian yang didokumentasikan beserta
analisanya.
5.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan hasil penelitian
dan saran-saran terhadap
penelitian berikutnya yang berkaitan dengan topik penelitian.
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
38
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari hasil analisis terhadap pengujian yang dilakukan pada analisa
kelayakan suara jantung (PCG) pada pengenalan individu, maka dapat ditarik
kesimpulan bahwa:
1. Tingkat keberhasilan yang didapat pada skenario 1 hanya sebesar 20%
untuk pengujian terhadap 15 ciri. Dan walaupun ciri nya diperlebar hasil
akurasi nya pun tetap sama yakni sebesar 20%. Hal ini bisa saja
disebabkan karena proses pengambilan sample yang kurang baik sehingga
sample yang didapat pun kurang memuaskan dan karena metode yang
digunakan dalam analisis tugas akhir ini kurang cocok untuk dipakai.
Karena hal inilah maka suara jantung atau phonocardiogram (PCG) bisa
dikatakan tidak layak digunakan sebagai modalitas pengenalan individu.
2. Tingkat keberhasilan tertinggi yang didapat pada skenario 2 cukup besar
pada saat SNR ≥ 50 dB, yakni sebesar 80% - 100%. Sehingga dapat
dikatakan bahwa sinyal suara jantung layak digunakan pada penambahan
noise SNR ≥ 50 dB .
5.2
Saran
Pengembangan yang dapat dilakukan pada tugas akhir ini antara lain :
1.
Sebaiknya tidak menggunakan suara jantung sebagai karakteristik
pembeda dalam biometrik.
2.
Jika ingin menggunakan suara jantung sebagai karakteristik pembeda
dalam biometrika atau penelitian-penelitian lainnya, harap diperhatikan
terlebih dahulu hardware yang akan digunakan dalam proses pengambilan
sample. Karena pengambilan sample bisa mempengaruhi jalannya proses
dan hasil penelitian.
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
39
3.
Penggunaan ekstraksi ciri dengan metode lain yang menghasilkan ciri
yang berbeda antar sample-sample yang dimasukkan, sehingga memiliki
jarak antar ciri yang cukup jauh.
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
40
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Beritelli, Francesco., & Salvatore Serrano. Human Identification Based On
Segmentation And Frequency Analysis. Universita degli. Catania-Italy
[2]
Modul Praktikum Pengolahan Sinyal Digital. 2009. Fakultas Elektro &
Komunikasi. IT Telkom. Bandung
[3]
Putra, Darma. 2009. Sistem Biometrika. Andi. Yogyakarta
[4]
Rizal,
Achmad.,
&
Vera
Suryani.
Pengenalan
Suara
Jantung
Menggunakan Dekomposisi Paket Wavelet dan Jaringan Saraf Tiruan
ART2 (Adaptive Resonance Theory 2). STT Telkom. Bandung
[5]
Samudera,
M.Dicka.
2009.
Pengenalan
Suara
Paru
Manusia
Menggunakan Filter Bilateral 2D pada spektogram Suara Paru. Fakultas
Elektro dan Komunikasi. IT Telkom. Bandung
[6]
www.google.com/bunyi jantung/terry’sBlog diakses pada tanggal 12
November 2009
[7]
www.google.com/knn diakses pada tanggal 12 November 2009
[8]
www.ittelkom.ac.id/library/sistem-komunikasi awgn diakses pada tanggal 5
Januari 2011
Analisa Kelayakan Phonocardiogram (PCG) sebagai Modalitas Pengenalan Individu
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi