tugas akhir rekonstruksi gambar 3d …

i

TUGAS AKHIR

REKONSTRUKSI GAMBAR 3D MIKROSTRUKTUR

KOMPOSIT POLIMER

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Komputer di Program Studi Informatika

Oleh :

Bagus Satrio Budi

1461405009

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

2019

FINAL PROJECT

3D MICROSTRUCTURE IMAGE

RECONSTRUCTION OF POLYMER COMPOSITE

Prepared as partial fulfilment of the requirement for the degree of

Sarjana Komputer at Informatics Deparment

By :

Bagus Satrio Budi

1461405009

INFORMATICS DEPARMENT

FACULTY ENGINEERING

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

2019

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah yang Maha Kuasa yeng senantiasa

melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga dapat terselesaikan Tugas Akhir

yang berjdul :

“REKONSTRUKSI GAMBAR 3D MIKROSTRUKTUR KOMPOSIT

POLIMER”

Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu persyaratan

menyelesaikan studi di Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya. Penulis menyadari

bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan

sampai pada penyusunan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

terimakasih kepada :

(1) Allah SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikan

kekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

(2) Kepada kedua orang tua dan istri tercinta yang selama ini telah membantu

peneliti dalam bentuk perhatian, kasih sayang, semangat, serta doa yang

tidak henti-hentinya mengalir demi kelancaran dan kesuksesan peneliti

dalam menyelesaikan skripsi ini.

(3) Kepada Ibu Dr. Fajar Astuti Hermawati, S.Kom.,M.Kom., selaku dosen

pembimbing yang selalu memberikan bimbingan, arahan, dorongan, dan

semangat kepada peneliti, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

(4) Kepada Bapak Dr. Ir. Sajiyo M.Kes, selaku dekan fakultas Teknik

Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya.

(5) Segenap dosen dan seluruh staf akademik yang selalu membantu dalam

memberikan fasilitas, ilmu, serta pendidikan pada peneliti hingga dapat

menunjang dalam penyelesaian skripsi ini.

(6) Teman-teman seperjuangan dari Teknik Informatika angkatan 2014 hingga

Skripsi, Syahroni, Arif, Anwar, Anton, Jumari yang telah memberikan

banyak masukan serta dukungan kepada peneliti.

(7) Teman-teman kantor di Biznet Surabaya terimaksih telah menjadi sahabat

terbaik bagi peneliti yang selalu memberikan dukungan, semangat, motivasi,

serta doa hingga peneliti dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

(8) Serta masih banyak lagi pihak-pihak yang sangat berpengaruh dalam proses

penyelesaian skripsi yang yang tidak bisa penelti sebutkan satu-persatu.

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala

kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga tugas akhir ini membawa

manfaat bagi pengembangan ilmu.

vi

Halaman ini sengaja dikosongkan

vii

ABSTRAK

Nama : Bagus Satrio Budi

Program Studi : Teknik Informatika

Judul : Rekonstruksi Gambar 3D Mikrostruktur Komposit

Polimer

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menghasilkan

suatu program rekonstruksi 3D yang dapat membantu user dalam

menganasila pendistribusian material komposit polimer (Polipropylene).

Pertama kali adalah gambar diproses konversi grayscale. Tahapan

selanjutnya adalah citra grayscale diproses enhancement menggunakan filter

Gaussian, filter Gaussian sendiri memiliki beberapa parameter yaitu ukuran

filter 3x3, 5x5, 7x7, dan seterusnya, dan parameter standart deviasi. Setelah

citra grayscale di filter kemudian citra dirubah menjadi citra negatif.

Kemudian citra enhancement dikalikan dengan komplemen citra negatif.

Hasil perkalian citra kemudian di segmentasikan menggunakan Otsu

Multilevel Tresholding atau Kmeans Clustering. pada tahapan enhancement

menggunakan filter Gaussian sangatlah penting dikarenakan dapat

mempengaruhi hasil 3D nantinya. Kemudian gambar di beri permukaan agar

membentuk 3D gambar mikrostruktur komposit polimer (Polipropylene).

Hasil dari pengujian di dapatkan nilai parameter terbaik untuk ukuran filter

Gaussian adalah 9x9, nilai standart deviasi 40 – 60, dan metode yang

digunakan adalah Otsu Multilevel Thresholding dengan level segmentasi 4.

Aplikasi ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak seperti Matlab.

Kata Kunci : Otsu Multilevel Thresholding, Rekontruksi 3D, Mikrostruktur,

Kmeans Clsutering, Filter Gaussian

viii


ix

ABSTRACT

Name : Bagus Satrio Budi

Department : Informatics Deparment

Title : 3D Microstructure Image Reconstruction Of Polymer

Composite

The objective of this research is to produce a 3D reconstruction

program that can help users to analyze distribution of polymer composite

materials (Polipropylene).

Firstly the image is processed by grayscale conversion. The next step

is the grayscale image enhancement process using a Gaussian filter. The

Gaussian filter has several parameters, namely the filter size 3x3, 5x5, 7x7,

and so on, and the standard deviation parameters. After the grayscale image

is filtered then the image is changed into a negative image. After that the

enhancement image is multiplied by the negative image complement. The

image multiplication results then segmented by Otsu Multilevel Tresholding

or Kmeans Clustering. The enhancement stage using a Gaussian filter is very

important because it can influence 3D result. Then the image is given a

surface to form 3D polymer composite microstructure (Polipropylene). The

best value of experiment result the Gaussian filter size is 9x9, the standard

deviation value is 40 – 60. Otsu Multilevel Thresholding method with

segmentation level 4 give the best result. This application was applied using

software such as Matlab.

Keyword : Otsu Multilevel Thresholding, 3D Reconstruction,

Microstructure, Kmeans Clsutering, Gaussian Filter

x


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN.......................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN & PERSETUJUAN PUBLIKASI TA ...... iii

KATA PENGANTAR .................................................................................. v

ABSTRAK .................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv

DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................. xvii

BAB 1 PENDAHULUAN............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................ 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ............................. 3

2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 3

2.1.1 Studi Tentang Rekonstruksi 3D ................................................ 3

2.2 Dasar Teori ........................................................................................ 8

2.2.1 Mikrostruktur Komposit Polimer ............................................ 8

2.2.2 Rekontruksi 3D .......................................................................... 9

2.2.3 Matlab ......................................................................................... 9

2.2.4 Mesh 3D ...................................................................................... 10

2.2.5 Citra ............................................................................................ 11

2.2.6 Citra Grayscale .......................................................................... 11

2.2.7 Citra Biner .................................................................................. 12

2.2.8 Segmentasi Citra ........................................................................ 12

2.2.9 Bas-Relief .................................................................................... 13

2.2.10 Gaussian Filter ......................................................................... 13

xii

2.2.11 Otsu Multilevel Thresholding ................................................. 15

2.2.12 Kmeans Clustering ................................................................... 17

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 21

3.1 Perangkat ........................................................................................... 21

3.2 Data ..................................................................................................... 22

3.3 Desain Sistem ..................................................................................... 23

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 31

4.1 Implementasi Sistem.......................................................................... 31

4.1.1 Implementasi Antar Muka ........................................................ 31

4.1.1.1 Menu Open ........................................................................... 31

4.1.1.2 Panel Enhancement............................................................. 33

4.1.1.3 Panel Segmentasi ................................................................. 34

4.1.2 Implementasi Fungsi .................................................................. 38

4.1.2.1 Fungsi Filter Gaussian ........................................................ 38

4.1.2.2 Fungsi Segmentasi ............................................................... 38

4.1.2.3 Fungsi Surf 3D ..................................................................... 40

4.2 Pengujian Sistem ............................................................................... 41

4.2.1 Pengujian Parameter Filter Gaussian ...................................... 41

4.2.2 Pengujian Metode Segmentasi .................................................. 50

4.2.3 Pengujian Dengan Berbagai Jenis Gambar ............................. 54

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 59

5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 59

5.2 Saran ................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 61

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Contoh gambar 3D mikroorganisme ........................................ 9

Gambar 2.2. Visualisasi 256 aras keabuan ................................................... 12

Gambar 2.3. Contoh penggunaan filter Gaussian ......................................... 15

Gambar 3.1. Contoh gambar komposit polimer lembaran ............................ 22

Gambar 3.2. Pengambilan gambar dengan mikroskop ................................. 23

Gambar 3.3. Contoh gambar mikrostruktur komposit polimer..................... 23

Gambar 3.4. Blok Diagram ........................................................................... 24

Gambar 3.5. Contoh input gambar mikrostuktur .......................................... 24

Gambar 3.6. Kiri (Gambar asli) kanan (Gambar grayscale) ......................... 25

Gambar 3.7. Hasil gambar setelah enhancement .......................................... 25

Gambar 3.8. Kiri (Citra Grayscale) Kanan (Citra Biner).............................. 26

Gambar 3.9. Hasil citra komplemen dari citra biner ..................................... 26

Gambar 3.10. Hasil perkalian citra ............................................................... 27

Gambar 3.11. Hasil Segmentasi Otsu Multilevel ......................................... 28

Gambar 3.12. Hasil Segmentasi Kmeans Clustering .................................... 28

Gambar 3.13. Hasil 3D Level 3 Kiri (Otsu) Kanan (Kmeans) ..................... 29

Gambar 4.1. Tampilan Awal ........................................................................ 31

Gambar 4.2. MenuBar File ........................................................................... 32

Gambar 4.3. Tampilan Pop-up ketika tombol pilih gambar diklik ............... 32

Gambar 4.4. Tampilan setelah memilih gambar ........................................... 32

Gambar 4.5. Tampilan panel enhancement .................................................. 33

Gambar 4.6. Contoh pengisian panel enhancement ...................................... 33

Gambar 4.7. Kiri (Citra Asli) Kanan (Citra Enhancement) .......................... 34

Gambar 4.8. Tampilan Error Alert ............................................................... 34

Gambar 4.9. Tampilan panel segmentasi ...................................................... 34

xiv

Gambar 4.10. Error Alert ketika level belum diisi ........................................ 35

Gambar 4.11. Error Alert ketika level terlalu tinggi ..................................... 35

Gambar 4.12. Tampilan panel hasil segmentasi............................................ 36

Gambar 4.13. Tampilan Panel 3D ................................................................. 36

Gambar 4.14. Tampilan Toolbar pada program ............................................ 37

Gambar 4.15. Fungsi toolbar 3D rotate ......................................................... 37

Gambar 4.16. Fungsi toolbar Zoom in dan Zoom out................................... 37

Gambar 4.17. Hasil dari fungsi Otsu Multilevel ........................................... 38

Gambar 4.18. Hasil dari fungsi perkalian citra ............................................. 39

Gambar 4.19. Hasil dari fungsi Kmeans Clustering ..................................... 40

Gambar 4.20. Hasil dari fungsi Surf 3D ....................................................... 40

Gambar 4.21. Sampel Gambar untuk pengujian ........................................... 41

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Minimun dan recomended spesifikasi .................................................... 21

Tabel 4.1. Pengujian parameter filter Gaussian ....................................................... 42

Tabel 4.2. Pengujian metode segmentasi ................................................................. 50

Tabel 4.3. Pengujian berbagai jenis gambar ............................................................ 54

xvi


xvii

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan 2.1. Persamaan binerisasi ..................................................................... 12

Persamaan 2.2. Persamaan model dua dimensi ...................................................... 13

Persamaan 2.3. Persamaan variasi varian ............................................................... 15

Persamaan 2.4. Persamaan peluang kelas varian .................................................... 16

Persamaan 2.5. Persamaan varian antar kelas ........................................................ 16

Persamaan 2.6. Persamaan probabilitas .................................................................. 16

Persamaan 2.7. Persamaan probabilitas .................................................................. 17

Persamaan 2.8. Rumus menghitung jarak data ....................................................... 18

Persamaan 2.9. Rumus pembaharuan titik centroid ............................................... 18

xviii


tugas akhir rekonstruksi gambar 3d …

Documents