Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   5389 ~ 5398   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 5389 - 53 98          5389       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Identific atio n  of  Plant T yp es  by  L eaf Tex t ures Bas ed on th e  Bac kp ropagati on Ne u ra l  Net work       Tauf ik  Hid ayat ,  A syar oh   R am ad ona  N il aw at i   Depa rtment  o f  I nform at ic s,   Gunada rm a  Univ ersi t y ,  Indon esia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Sep   30 , 201 7   Re vised  Feb   2 1 , 2 01 8   Accepte d  J ul   22 , 2 01 8       The   num ber   of   spec i es  of  pl ant s or  flora  in  Indon esia   is  abunda n t.  The  wea l t h   of  Indone sia ' s  flora   spec ie s  is  not  to  be  doubted.  Alm ost   eve r y   reg ion  in   Indone sia  has  o ne  or  som e  disti nct iv e  pla nt(s)  which  m a y   not  exi st  in  othe r   count ri es.   In  en hanc ing  th e  pot ent i al   dive rsi t y   of  tropi cal  pla nt   resourc es,   good  m ana gement  and  uti l izati o n  of  biodi ver sit y  is  req uire d.   B ase d  on  such   dive rsit y ,   pla n t  cl assifi ca t ion  be comes  a  challe n ge  to  do.   The   m ost  comm on   wa y   to  r ec ogni z e  be twee n   one  p l ant   and  ano the r   i s  to  id ent if y   the  l ea f  of   e ac h   pla nt .   L ea f - b ase d  cl assifi cation  i s  an  alter n at iv e  and  the  m ost  eff ec t ive   w a y   to  do  bec ause   leave s  will   exi st  all   the   ti m e,   while   fruit s  and  flowe rs  m ay   o n l y   exi st  at   an y   g iv en  ti m e.   In  thi s  study ,   the   rese arc her s  will   identif y   p la nt s   base d  on  the   t e xture s  of  the   l e ave s.  L ea f  f ea t ure   ext r ac t ion  i s  done  b y   ca l cul a ti ng  th e  a rea   val u e,   p eri m et er ,   and  additio nal   feature s   of  l ea f  images   such  as  shape   r oundness  and  sl ende rne ss .   The   r esult s  of  th e  ex t rac t ion  will  the n  be   sel ec t ed   for  training  b y   using  the   b ac kp ropa gation  neur al   ne twork.  The   result   of  th e   tra ini ng  (th e  for m at ion  of  the   training  set)  will   be   ca lc u la t ed   to  prod uce   the   v al ue  of  rec ogn it i on  ac cur a c y   wit h  which  the   fea t ure   val ue  o f   the   dataset   of  t he  le af  images  is  the n  to  be  m at che d.   Th e  r esult   of  the   ide nti f icati on  of plant   spec ie s ba s ed  on  le af  t ext ur e  cha r ac t eri sti cs  is e xpec t ed   to  acce l erate   th e  proc ess  of  pla nt  cl assifi ca t ion  ba sed  on  the   ch aract er isti cs  of   the   le av es.   Ke yw or d:   Feat ur e   Leaf   P e rim et er    Ra ti o   R oundnes s   Slend e r ness   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Tauf i k Hidaya t ,    Dep a rtm ent o f Info rm at ic s,   Gu na da rm a U niv ersit y,   Ma rgonda Ray a Street   100, P ondok C ina,  Depok,  In donesi a.   Em a il :  thidaya t @staff .gu nad a rm a.ac.id       1.   INTROD U CTION     Ind on esi a  is  one  of   the  c ount ries  with  high  plant  div e rsity .  The  nu m ber   of  sp eci es  of  plants  or   fl ora   in  I ndonesi a  is  abun dan t.  The   wealt h  of  the  sp eci es  of  I nd on e sia ’s  fl or a  i s  unquest io nabl e  [1 ] .  Alm os t  every   reg i on   in  Ind onesi a  has  one  or   s om e  disti nctive  plant(s )  wh ic h  m ay   no t  exist  in  oth e r  countries.  N ot  on ly   the  div e rsity   bu t  s om e  t ypes  of   pl ants  in  I ndonesi a  ha ve  m a ny  be nef it s  f or  healt h.   I n  en han ci ng   t he  pote ntial   div e rsity   of   tr opic al   plant  res ources,  good  m anag em ent  a nd   util iz at ion   of   biodive rsity   is  required.  G eran i um   plants  i n  Ind onesi a,  as   a n  e xam ple,  ha ve  so m e  sp eci es.  Ger a niu m   flo wer  pla nts  are   al so   know n  a s  he rb al   plants  cal le d  ta pak   dar a .  Th e  ger a niu m   fl ow e r  bel ongs   to  the  plant  pro duci ng  the  essenti al   oil  and   i s   cat egorized  as  a  fa m ily  of   Ger aniace a.  T his  plant,  in  the  I ndonesi a’ s  herb al   fa m ily,  is   kn ow n  as  ta pak  dar a   flo wer   w hile  i n  Lat in   it   is  na m ed  as  Palr go niu m   gr a veo le ns   [2 ] .  The   ot he r  plant  s uch  a s  j a bon  or  in   L at in  is  ref e rr e d  to  as A nt ho ce phal us  Ca dam ba  wh ic h  gro ws  wild in  the  f or est   a nd  w hich  has  be com e  the  po pu la r  on e   of   t he  al te r native  herbs  i n  I ndonesi a  in   rece nt  ye ars.  C urre ntly ,  m any  Jabo n  pla nts  are  c ulti vated  beca us e  of   their  ad va ntag es  com par ed  t o  ot her   plants   [3 ] .  T he  pla nt   belongs  to  t he  one  that  is   ver y  easy   to  grow   i n  Ind on esi a,  bec ause  the  cl im ate  supports  t he  perfect   gro wth  of   t his  Ge ran i um   flow er.  It  is  est i m at ed  that  there   are  2  m illi on s  of  pla nt  s pecies  w or l dw i de  that  ha ve  been  rec ognized   a nd  60%  of  the m   are  in  Ind onesi a;   howe ver,  up  to  the  pr ese nt,  the  exact  num ber   of   how  m any  plant  s pec ie s  hav i ng   bee n  gro w n  in  I ndonesi a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :  5389  -   53 98   5390   cou l d  not  ha ve   been   e xactl y  determ ined .  Cu r ren tl y  there  are   on ly   8,0 00   s pe ci es  that  hav e b een  i den ti fie d.  The  a m ou nt is  esti m at ed  on ly   20  per ce nt  of  t he  t otal flo ra t hat e xists in  I ndone sia [4 ] .   Ba sed  on  su c h  div ersit y,  pla nt   cl assifi cat ion   beco m es  a  chall eng e  to  do.  The  m os t  co m m on   way  to  reco gniz e  bet ween   one  pla nt   and   an ot her   i s  to  identify   th e  le af  of   eac h  plant.  Lea f - bas ed  cl assifi cat io n  is  an   al te rn at ive  a nd  the  m os t  eff e ct ive  way  to  do  bec ause  le a ve s  will   exist  al l  the  tim e,  wh i le   fr uits  a nd  fl ow e rs  m ay   on ly   exist   at   any g ive n  ti m e.  Cl ass ific at ion  of f r uit  pla nts b ased  o n  le aves  ca n  be   do ne  on  the   basis   of  the   m or phologica l  char act e risti cs  of   te xtu re s  that   can  be  obser ve d  or  m easur e d  f ro m   the  le aves  or  the  im a ges  of  the  le aves [5 ] .  So m e  researches  relat ed  to  t he  pla nt  ide ntific at ion   base d  o n  te xtures,  m orp ho l og y,  a nd  le af   colo rs  ha ve  be en  done  by  the  pr evi ous  resea rch e rs.   T he  res earch  on   cl assi ficat ion   base d  on   c olor  te xtu r es  and  le af  sh a pes   w as  car ried  out  by  the   resea r cher s [ 6]  by  usi ng  the  Proba bili sti c  Neura l  Netw ork  with  th e   su pe r vised  t rai ning  an d  th e  F eed  f orwa rd   st ru ct ur e.  Ba ye s ’  r ule  of  the  K ern el   Fis her   D isc ri m inant  A na ly sis   was  us e d  to  cl assify   a  nu m ber   of   le a f  cat eg or ie s.  Decisi on   m aking   was  ba sed  on  the  r es ult  of   cal culat ing   th e  distance  betwe en  the  pro bab i li ty   den sit y  functi on  of   the  char act e risti c  vecto r  ba sed  on  the  rou ndne ss  an d  sle nd e rn e ss  of  the  le af  im ages  [ 6].  T he  resea rch  on  i den ti fy ing   pla nts  ba se d  on  le af  sh a pe s  was   car ried   out  by   the  Re searc he r s  [ 7]  us i ng  m ul ti la ye r  per ce ptr on  ne ural   net w ork  (MLP) .  T he   resea rch e rs  use d  per ce ptr on   with  on e  weig ht  la ye r  w hich  has  only   a  li near   f un ct ion   wit h  the  i nput  of  a ppr oxi m at ely  6  sp eci es  out  of  19 7  le aves   with  sim il ar  st ru ct ur es  s uch   as  m ang o,  sap ota,  guava ,  ne e m ,  and   cotto n.  The  res ult  showe d  that  MLP  has  a   le af  cl assifi cat i on   acc ur acy   va lue  of   88. 20%  [7 ] .  I den ti fi kas i  te rh ada p  j e nis  ta na m an  Ad e niu m   dilakuk a n  [8]   m eng gu nak a n  m et od e  Lea rn i ng  Ve ct or  Q ua ntiza ti on .   T his  m et ho d  is  use d  by  th e  r es earche rs  t o  cl assify   aden i um   plants  wh e re  eac h  ou tpu t  will   re pr es ent  a  cl ass  or  cat egory  of  Ad e niu m .  In   this  m et hod  the re  m a y  be   m ul ti ple  ou t puts  for  eac h  cl a ss.  T he  weig ht  vecto r  for  a n  ou t pu t  unit   is  us ua ll y  a  ref e r ence  to   the  cl a ss  in   wh ic h  the  un it   is  locat ed.   T he   le arn in g  m eth od  in  t his  stu dy  will   cl assify   inp ut  vecto rs ,  cl asses  an d  s pacin g  be twee n  in pu t  vecto rs.   If   tw o  input  vecto rs  ha ve  ap pro xim a te ly   equ al   sp ac ing ,  t hen   both  i nput  vect or s  w il l  be   placed   into   the   sam e  cl ass  [8 ] .  A nothe r  rese arch  in  plant   identific at io n  ba sed  on  le af   ch aracte risti cs  w as  al s o  cond ucted  by  t he  re searc her  usi ng   t h e  E xtre m e  Learn in g  Ma chine  (EL M).  ELM   is  a   sing le - la ye r   fe edforwa rd  neural  net wor k  or  usual ly   abbre viate d  as  SLFNs.  T here   are  m any  ty pes  of  fee dfo r ward  a rtific ia l  ne ur al  netw orks.   T he   le arn in g  proc ess  of   ELM   is  m uch   slow e r   than  ex pected   becau se  al l  par am et ers  are  giv e n  m anu al ly  and i te rati ve  tu ning  is require d o n ea ch param et er [9].   In   t his  stu dy  th e  resea rch e r  w il l  identify   pla nt  ty pes  by  the ir  le af  te xt ur es .   Leaf  featu re  e xtracti on  is   done by cal culat ing  the a rea  value,   pe rim e t er,  an d  a dd it io nal f eat ures  of   the lea f  im ages  su ch  a s the ro undnes s   and   sli m ness  of   the  le af  s ha pes.   T he  res ul ts  of   the  e xtra ct ion   will   then   be  sel ect ed  f or   trai ning  us i ng   t he  backp ropa gation  ne ur al   net w ork.   T he  trai ni ng   res ult  (the  f or m at ion   of   t he   trai ning  set )  will   be  the  cal cula ti on  of   the  value  of   recogn it io n  ac cur acy   wit h  w hich  the  featu r e  value  of   the  dataset   of   t he  le af  im ages  is  t hen   t o  be  m at ched .       2.   RESEA R CH MET HO D   2.1.    D ata Sets   In   t his  stu dy,  t he  treat e d  im a ges  a re  the   le af   dig it al   im ages  obta ined   f ro m   the U CI  Ma c hi ne  Le ar ning  Re po sit ory   [10] .  The  data  of   the  pla nts’  le af  i m ages  hav e  the  siz e   of   23 22x 4128   pix el s  with  the  jpg -   form atted  RGB  i m ages.  The  processe d  im a ges  are  ta ke n  f ro m   the  le af  dataset   co m pr isi ng  32  cl asses  of  plants  as what  ca n be  seen i n  Fi gure  1.           Figure  1. The  e xam ple o f  t he  l eaf  dataset  [ 10 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Id e ntif ic ation   of  Plan t  Types  by Leaf  Text ur e s Ba s ed  on  th e  Back pr op agation Ne ural ... ( T au fi k  Hidayat )   5391   Each  cl ass  has   sp eci es  with  va ryi ng   am ou nt s  of   data  per   c la ss.  The  total   nu m ber   of  im a ges  us e d  is   1605 im ages o f  plant leaves . For  e xam ple, in  the G e ra nium  class, Figu re   1   has 15   var ia t ion s  of  leave s as  wh at   can  be  see n  i n Fi gure  2 .           Figure  2. The  e xam ple o f  t he  l eaf  dataset  [ 10 ]       2 . 2 .  Le af Se gm ent at i on   Leaf  im age  segm entat ion   pr ocess  is  done   to  se par at e  t he  foregr ound  f rom   the  bac kground  of  eac h  le af.  T he  le af  im age seg m entat ion   process  c onduct ed by t he   resea rch e rs  is  don e  th rou gh the  fo ll owin g  st ages:   a.   Exec ute  the   bl ue  c ha nn el   e xt racti on   of  eac h  le af   im age.  The  blu e   c hannel  is  us e d  as   the  m ai n  co l or   because   the  blu e  col or   has  t he  hi gh e st  intensit y  of   the  ot he r  tw o  col ors – re d  an d  gre en - of   eac h  im age   within   t he  sam e ty pe  of t he  R GB c olo r s as  w hat can  b e  see n i n  Fi gure  3 .           F igure   3.  The   c hannels  of the l eaf im ager y         Her e  is the m at hem atical  f or m ula for  f i nd i ng  the b l ue  c ha nnel s [ 11 ]:                           ) ( B G R B g   (1)     F or m ula  ( 1)   is   a  gr ee n  c olor   cha nn el   wh il e  R,  G  a nd  B  are  se qu e ntial ly   Re d,   G reen,  an d  Bl ue .   Thro ugh  the  bl ue  cha nn el ,  the   detai ls  of   the  i m age  can  be  seen  cl early   and   thoro ughly  whil e  the  us e  of   t he   red   c hannel  wi ll   on ly   disp la y  i m age  restriction s ,  and   th r ough  the  gree n  channel  the  i m age  can  only   be   par tl y  seen  a nd  there  is  a  lot   of   no ise .  I n  fi gure  3,  it   can  be  obse rv e d  th at   le af  m or phol og y  ap pea rs  m os t   con t rasti ng in  the  blu e c ha nne l com par ed  t o  t he red  and  gr ee n  c hannels i n  t he  R GB im age .   b.   Perfo rm   the  bin arizat io n  proc ess  for  the  bl ue   channel  le af  i m ages.   The  in pu t  is  the  or i gin al   i m age  and   th e   ou t pu t  is  the  i m age  resu lt ed  from   the  bin ar y  pr oce ss.  T his   bin arizat io n  c an  be  perf or m ed  us i ng   f or m ula  2  [ 12 ]   :     T y x f T y x f y x g ) , ( 1 ) , ( 0 ) , (   (2)     The  obj ect   e xt racti on  f ro m   the  backg rou nd  is  to  sel ect   t he  th res ho l d  va lue  T  (T  repr esents  the   pi xe l   m app in g  val ue )  that  sepa rates   the  two  m od es   (0   a nd  1). A ft erw a rds,  f or  an y  po int  ( x,  y )   t hat  sat isfie s  f( x,y)   >  T  is  cal le d  the  point  of   t he  obj ect ,  oth e rw i se  cal le d  the  ba ckgr ound  poi nt  [ 12 ] .  T he  im age  res ulted  from   the b i nar y  proc ess can  b e  see n i n  Fi gure  4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :  5389  -   53 98   5392       Figure  4. The   le af im age b ina rizat ion   proces s       c.   Do   a  cl os in g  operati on  on   the   bin ary  im age  t o  rem ov e  the  bl ack  pix el s  in side  the  le af  obje ct   by  enlargi ng   the  oute r  boun dar y  of   the  f oregro und  obj ect   and   al s o  cl ose   the  sm all  hole   locat ed  in  t he  m idd le   of   t he  obj ect   with t he  for m ula [ 12 ] :     S S A S A ) (   (3)     In   the  cl os in g  op e rati on,  the  researc hers  us e   disc - s hap e d  st ru ct ur in g  el em ents  to  ad just  the  sh a pe  of  the lea f  im age.  The  r es ult o f  t he  cl osi ng  op e r at ion  ca n be se en  in   Fig ure  5.           Figure  5. The  c losin g op e rati on  of the leaf  b i nar y i m age         2 . 3 .   Le af Fe ature Ex tra c tio n   The  pr e vious  r esearch  only   use d  the  te xture   featur e  a s  the  on e  im age  featur e  i n  ide ntifyi ng   t he  ty pe   of  a  plant.  Th e  stu dy  of  t he  featur e   c har act erist ic   extracti on  to wards  t he   Ethio pia  c off ee  pla nt  diseas e  was   done  with  H S V  col or   s pace  wh e re  the  feat ur es  of  the  c offee  le aves  ha d  diff e re nt  colo r  va riat ion s  [ 14] .  The   pr e vious  resea rch   di d  not  use   the  sh ape  fe at ur e  w hich  ca n  visu al ly   sho w  that  a  ver y  diff e re nt  plant   has  a  diff e re nt  le af  s hap e  from   oth er  le aves.  I n  this  stu dy,  the  resea rc hers  pr opos e d  the  fea ture  c har act eri sti cs  in  identify in g  pla nt  ty pes   base d  on  t heir  le a ve s  by  l ooki ng  at   the   ge om e tric   sh a pe  of  t he  le af   obj ect -   the   rou ndness  or  the  sle nder ness -   by  cal culat ing   the  area  of  the  le ave.  A  si m ple   way  to  c al culat e  the  area  of   a  le ave  ob j ect   is   by  co unti ng  the  nu m ber   of   pix el s  on  the  obj ect .  The  le a f  feat ur e  e xtra ct ion   is  base d  on  th e   m easur em ent usi ng the  obj ect   geo m et ry appr oach   w hich  inc lud es:   a.   The  a rea  value   wh ic h  is t he num ber  o f pixels   per ta ini ng in  t he  seg m ented  i m age r e g io n of t he  le af .   b.   The  pe rim et er  is  a  ci rcu m fer ence  that  ex presses  the  le ngth  of  the  s urroundin g  e dg e  of  the  le af  im age   obj ect  as  what  can  be  see n  i n Fi gure  6 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Id e ntif ic ation   of  Plan t  Types  by Leaf  Text ur e s Ba s ed  on  th e  Back pr op agation Ne ural ... ( T au fi k  Hidayat )   5393       Figure  6. The  leaf im age p eri m et er     The  ed ge  of  th e  le af  obj ect   is  pr oce ssed  us i ng   a  chai n  co de ,  so   that  the  pe rim e te r  can  be  cal culat ed   us in g  t he  f orm ula [8] :     odd even X X P e r i me t e r               (4)     wh e re :   even X   = Eve n  Co de       odd X   = Odd  C ode   Figure  7  is  an  exam ple  of   us i ng   a  chai n  co de   in  cal culat ing  the  per im et er  of   the  le af  im a ge.   T he  area  of the leaf  ob j e ct  is cal culat ed  b y c ountin g  th e num ber  of  pix el s  on the lea f  obj ect .           Figure  7. The  c hain  c ode in   de te rm ining  t he  l eaf im age p eri m et er       c.   The  le af   im age  al te rn at ive  fea ture  w hich  is  use d  t o  determ i ne  the   ed ge  va r ia ti on   of  t he  obj ect   on  t he  le af   i m age is b ase d on :   1)   The  shape  r oundnes s.   It  is  a  com par iso n  betwee n  the  obj ect   a rea  a nd   the  pe rim et er  s qu a re  cal culat e d  by u si ng the  fo rm ula o f rou ndness   :     A P e r i m e t e r R at i o 4   (5)     Wh e re   [13]   :     2 r A                   (6)     The  area and the p erim et er v al ues  wh ic h  ar e the p rope rtie s o f  this ci rcle can b e cal culat ed  on the leaf   i m age  reg io ns   wh ic h  are  e xtr act ed  as  the  ba sic   fo rm   of   the  r oundne ss  s iz e   [ 13] .  T he  R   rati o  f or   a  c ircl e  is    wh ic h  t he  m ini m u m   value  for   each  re gion  is .  The  rati o  R  value  will   pro duce  val ues  ra ngin g  from   0  to  1,   wh e re  the  valu e  0  is  assum ed  that  the  le af   i m age  obj ect   is  ci rcu la r  as  wh at   ca n  be  s een  in  fi gure  8  of  the   com po ne nt of t he  ci rcle  obj ect .   The use  of the   le ng th  and t he width  f eat u res   of a leaf  obje ct  b ase d o n  the  ra ti o  can  sho w  t hat a leaf   sh a pe wit h  r ou nd or sle nd e r  s pecifica ti on ca n be  disti nguis hed to  facil it ate  the ide ntific a ti on   process  of  the  plant ty pe base d on it s leaf  fe at ur es       4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :  5389  -   53 98   5394       .Fig ur e   8. T he rep rese ntati on   of the s ha pe ro undness  of a le af im age       2)   Shape  Slende rness.   It  is  the  com par ison   for m   between   the   m ajo r  a xis  le ngth  a nd   th e  m i nor  axis  le ngt h  as  w hat  ca n be  seen i n  F ig ure   9.           Figure  9. The   m ajo r  ax is a nd  m ino r  a xis le ngth  of a  le af  im age       The  us e  of  the   le ng th  a nd  the   width   featu res   of   a  le af  ob j ec t  based   on  the  rati o  can  s how   that  a  le af   sh a pe  with  rou nd  or  sle nder   sp eci ficat io n  c an  be  disti ngui sh e d  to   facil it at e  the  id entifi c at ion   process   of  the   plant ty pe base d on it s leaf  f e at ur es.     2 . 4 .  Le af Im age Tr aining  b y  th e   B ackp r opa gatio n Neur al N e twor k   The  trai ning  proces s  perfor m ed  to  i den ti f y  plants  base d  on  thei r  le af   i m age  te xture s  re qu i res  a   trai ning  set   of  par am et ers  of   the  le af  im age  char act e risti cs  su c h  as  the   fe at ur e  of   t he   ar ea  value ,  pe ri m et er,  and   al te r native   featur es  of  th e  le af  i m age  con sist in g  of  fe at ur es  of  rou ndne ss  an d  sle nder ness .  Both  of   these  featur e s ar e the  input to th e n e ur al  n et wor k.   As  a tria l, it  is  us e d  as m any a s 1 60 5  im ages  of   plant leaves  ta ke n  from   32   cl asses  of   plants.  T he   featur e  value   is  then  us e d  as   the  input  to  th e  trai nin g  proc ess  us in g  Le ve nb e r g - Ma rquardt as  wh at  ca n be  se en  in  Fig ure  10.           Figure  10.  T he  sch em e  o f  t he t rainin g proces s  w it h ne ur al   ne twork   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Id e ntif ic ation   of  Plan t  Types  by Leaf  Text ur e s Ba s ed  on  th e  Back pr op agation Ne ural ... ( T au fi k  Hidayat )   5395   2 . 5 .  Tr ainin g T arg e t   The  init ia l  sta ge  of  the  t rain ing   process  is   to  est ablish  t he  ta r get  m a trix  of  32  plant   cl asses.  F or  exam ple,  if  the re  are  10  cl ass es  of   pla nts,  a  t arg et   m at rix  is  form ed  with  a  10x10  m at rix  order   a s  w hat  can  be  seen i n  the  form at ion  of the  targ et  m at rix  i n Fi gure  11.           Figure  11. T he  il lustrati on of  the esta blis hme nt   of  plant cla ss tar geted  m atr ic es       2 . 6 .   Le af Im age Tr aining  P arameter   The  resea rch e r s  us e d  the  bac kpr opagati on  m et hod  with  t wo  hidde n  la ye rs   us in g  t he  e xtra ct ion   of  the   le af  featu re  extracti on  of   featur e  c ha r act erist ic s.  The  le af  im age  recog niti on  pro cess  us i ng   t he   backp ropa gation  Ne ur al   Net work  is  do ne  by   determ ining   so m e  par am et e rs  as  w hat  can   be  see n  i n  fi gure  12   of n e ur al   netw ork  sc hem e.           Figure  12. T he  n e ur al   netw ork  sc hem e       2 . 7 .   Tr ainin g Accur acy   Accuracy   with the  ep och   is  th e  rati o  betwee n  the  ou t pu t  te sti ng   a nd   the r es ulted  outp ut  w hich  is  the n  div ide d by th e  total  trainin g r esult as  wh at  is  g i ve n  i n  th e f ol lowing  ps e udoc od e :   [m ,n ] =  find (o utput == t ar get );   accuracy =  s um (m )/tota l_i m ag es* 100   Exam ples o f  th e outp ut traini ng il lustrati ons  and the  outp ut  resu lt s ca n be s een in Fig ure  13.           Figure  1 3 . T he  il lustrati on exam ple  o f  the  outp ut traini ng  a nd   the  outp ut result  of  ger a ni um  leaf i m ager y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :  5389  -   53 98   5396   3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS     3.1.   Ex peri ment al Im ag e   Segm entat ion   done  to  t he  pla nt  cl ass  is  base d  on  the  le a f  fe at ur e  te xt ur e  a s  wh at   ca n  be  s ee n  in  ta ble   1.   As   can   be   s een  in   Ta ble  1,  the  overall   im ages  ha ve  s ucc essfu ll y  been  s egm ented  well   so  that  the   e dges  of   the  le af  i m ages  are  well   s egm ented  as  wh at   can  be  see n  in  Figure  13.   Cl a ssific at ion   is  done  with  re fer e nce  t o  the  sp eci es  of  each  plant  ty pe   as  wh at   can  be  seen  in  Ta bl e  3.   As  can  be   seen  in  Table  2,   the re  is  an  error   in  the  res ult  of   cl assifi cat ion .   T he  or i gin al   im age  of  a  Cr oton  is  know n  as  the  Ly chee   ty pe   le af  im age.  This  i s   du e  t o  the  la c k  of  s pecies  in   the  pla nt  cl ass  dataset   f or   a   Croton  s o  t ha t  the  si m il arity   of   e dges  between  a   Croton a nd a  L yc hee r es ults i n  s uc h  cl assifi c at ion  e rror s  as  wh at  ca n be  se en  in  Fig ure  14.       Table   1.  T he  L eaf I m age S e gm entat ion   Table  2.   E rro r  in   the Res ult  of Cl assifi cat ion   Plan t Class   Bin ary   I m ag e   Seg m en tatio n  Resu lt   Gera n iu m       Ash an ti  Blo o d       Bitter  Orang e       Ch o co late  Tr ee       Egg Plan t       Ficu s       Cro to n       Ly ch ee       Pap ay a       Sweet  Po tato           Plan t Class   Origin al  I m ag e   Back p rop ag atio n   Neu ral  N etwo rk     1   1     2   2     3   3     4   2     5   5     6   6     7   8     8   8     9   9     10   10                 Figure  13. T he  i m age seg m entat ion  pr ocess of  a  bitt er orange  leaf   Figure  14. T he  ex am ple  of th e erro r  in  classi fyi ng a  cro t on leaf   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Id e ntif ic ation   of  Plan t  Types  by Leaf  Text ur e s Ba s ed  on  th e  Back pr op agation Ne ural ... ( T au fi k  Hidayat )   5397   In   Ta ble  2,  the re  is  al so   a n  er ror  in  ide ntifyi ng   t he  ty pe  of  Cho c olate   Tre e  le af  that  is  identifie d  as   Ash a nti  Bl ood  le af.  T his  is  due  to   the  sim ilar  val ue  of  the   sh a pe  rou ndne ss  of  bo t h  s pe ci es  as  w hat  can  be  seen i n  Fi gure  15.       Table  3.  T he  Num ber  of P la nt Cla ssific at ion s   Clas sif icatio n   Nu m b e r   Plan t  Clas sif icatio n   1   Gera n iu m   2   Ash an ti Blo o d   3   Bitter O rang e   4   Ch o co late  Tr ee   5   Egg Plan t   6   Ficu s   7   Cro to n   8   Ly ch ee   9   Pap ay a   10   Sweet Potato         Figure  15. T he  ex am ple o f  th e erro r  in  classi fyi ng a  cho c olate  tree l eaf       Fr om   the  over al l  resu lt s  of  t he  cl assifi cat io n  trai ni ng  tria ls  on  32   plant  c la sses  with  16 0 5  pla nt  le af   i m ages  there  w ere  cl ass ific at ion   e rro rs  in  id entify ing   48  spe ci es  ou t  of   1557   s pecies  wh i ch  we re  s ucces sfu ll y   identifie d wit h  the r es ulted  ac cur acy   of 97%   cal culat ed by :     % 1 0 0 D P e r i m e t e r A c c u r a c y   (7)     Wh e re  P  is  a  com par ison   be tween  plant  cl ass  sp eci es  tha t  are  correct ly   cl assifi ed  by  the  total   nu m ber   of   sp ec ie s.   T he  r esearche r  a djust ed  the  c onne ct ion   weig ht  duri ng   t he  trai nin g  proce ss  of   a  num ber   of  da ta set s   ta ken   f ro m   the  resu lt   of   the  e xtracti on  of   th e  le af  featur e  c har act erist ic s  to  m ini m iz e   the  err or  val ue.   I n  this  stud y,  the  c hai n  r ule  was  im ple m ented  to   cal culat e  the  infl ue nce  of  eac h  w ei gh t  on  the  e rror   functi on  in  order  to m ini m iz e the leaf im age id entifi cat ion  e rror.       4.   CONCL US I O N   The  segm entat ion   of   1605   le af  i m ages  has  bee n  su c cessf ully   do ne   us ing   the  m orp ho l og ic a l  op e rati ons.  T he   extracti on  of   the  te xtu re  c ha racteri sti cs  ha s  al so   bee n  suc cessf ully   do ne   based   on  the   area  value,  the  pe rim et er  and  su c h  a dd it io nal  fe at ur es  of  the  le af  im ages  as  th e  rou ndness   an d  the   sli m ness  of   t he   le af  sh ape .  Th e  trai nin g  of   th e  extracti on   of  le af  i m age  char act erist ic s   w as  su ccess fu ll y  per f orm ed  us ing   th e   backp ropa gation  neural  netw ork.   Ba sed  on   the  ov e rall   resu lt s  of   the  cl assifi cat ion   te sti ng   tria l  on   32   cl asses  of   plants  with  1605  pla nt  le af   i m ages  there  was  a  cl assifi c at ion   er r or   of   48  s pecies  out  of  15 57   sp eci es  wh i c h  wer e  su cce ssf ul ly  iden ti fied,   r esulti ng in  a n  a ccur acy   of 97 %.       ACKN OWLE DGE MENTS     We  are   in deb t ed  to  t he  e xp e rts  w ho  ha ve  con t rib uted  t owar ds   de velo pm ent  of   t he  te m pla te .Th e  auth or s  wo uld   li ke  to ac know le dg e t o Guna da rm a U niv er sit y.       REFERE NCE S    [1]   Pers oon  and  W ee rd,   “ Biodi v ersity   and  Natur al   R esourc e  Man agem ent   in  Insular   Southea st  As ia ” ,   Island  Studies   Journal,   Vol .   1 ,   No.  1,   pp.   81 - 10 8 ,   2006 .   [2]   Shankar ,   Ahm ad,   Pasrichaa   an d  Sastr y ,   “ Bior educ t ion  of   Chloroa ura te   Ions  by   Gera nium   Le ave s  and   It s  Endoph y ti c   Fun gus Yie lds Gol d   Nanopa rticle s   of   Diffe r ent   Shap e s ” ,   Journal   of   M ate rials Ch emist ry ,   Iss ue  7 ,   2003 .   [3]   Melly   Br   Bang un,   Yeni   Herdi y en i,  Elis  Nina   Herl i y a na ,   “ Morphological  Fe at ure   Ext r action   of  Jabon’s  L e af   Seedl ing  Pa thog en  using  Micros copi c  Im age ” ,  TEL KOMNIKA   (Tele communic a t ion,   Computing ,   El e ct roni c  and   Control) ,   Vol. 14 ,   No.1 ,   Pp.   254 - 261,   2016 .   [4]   Le m baga   Ilmu  Penget ahu an  In donesia ,   “ Biore s ourc es  for  Gree n  Ec onom y   De vel opm ent   (in  Baha sa)” ,   Jaka r t a  :  LIPI,   2013 .   [5]   Yan  Qing,   Lian g  Dong,Z hang  J ingj ing,   “ Rese ar ch  of  Plant - L eaves  Cla ss ifi c at io n  Algorit hm   base d  on  Supervise d   LLE ” ,  TEL KOM NIKA   ( Tele com municat ion ,   Co mputing,   El e ct ro nic   and   Control ) ,   Vol.   11,   No.  6,   pp.   3265 - 327 0,   2013.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :  5389  -   53 98   5398   [6]   Kadir ,   Nugroho ,   Sus ant o  and  Sa ntosa,   “ Perform anc e   Im prove m ent   of  L ea f   Ide nt ifi c at ion   S y stem   Us ing  Princi pa l   Com ponent   Ana l y sis ” ,  In te rnatio nal  Journal   of   A dvanc ed   Sc ie nc e   and  Techno logy ,   Vol . 44 ,   2012.   [7]   Kadir ,   Nugroho ,   Sus ant o  and   Santosa,  “ Le a f  Cla ss ifica t ion   Us ing  Shape,  Color,  and  T ext ure   Feat ur es ” ,   Inte rnational   Jo urnal  of  Comput er  Tr ends  and  Technol og y ,  2011 .   [8]   Rest y   W ula nn in grum ,   Bagus  Fa dze ri e  Robb y ,   “ Le arn ing  Vec tor   Quanti zation  I m age   for  Ide nti f ic a ti on  Adenium ” ,  Indone sian J our nal  of   Elec tric al   Engi ne ering  and   Computer  Sc ie n ce   ( IJE ECS ),   Vol.   4 ,   No .   2 ,   pp .   3 83 - 389,   2016 .   [9]   Chuan - Min  Zha i ,   Ji - Xiang  Du,  “ Appl y ing  ext re m e  le arn ing  m achine   to  pl ant   spe ci es  ide n ti fi catio n ” ,  Int ernati ona l   Confe renc e  on   I nformation  and  Aut omation   ( ICIA) ,   2008.   [10]   Le af   Dat ase t ,   ht t ps:// ar chi ve . i cs. u ci . edu/ m l/ da ta se t s/le af ,   Ac ce s Da t e  :   April   5,   2017   [11]   Sus et ia ningtias  D.T ,   Made nda ,   Rahay u  D.A ,   R odia h,   “ Ret in al   Microa neur s y m   Dete c ti on  using   Maximally   St able   Ext ern al   Regi on   Algorit hm ” ,   Inte rnational   Jour nal  on  Adv anced  Sci ence  Engi n ee ring  Informati on  Technol ogy ,  Vol.   6 ,   No.5 ,   IS SN   :  2088 - 5334,   2016.   [12]   Gonza lez  and  W oods,  “ Digit al   Im age   Proce ss ing ” ,   Th ird  Editi on,   Pear son  Prenti c e  Hall.  ISBN   0 - 13 - 168728 - x,   200 8   [13]   Savel i ev   Pete r ,   “ Mea suring  obje ct s ,  Com pute r  Vision  &  Math   cont ai ns:  m at h emati cs  cour ses ,   cove rs:  image   ana l y sis   and  d ata  an aly sis ,   provi des:  image   an alys is soft ware   art i c le ” ,   Ava il ab le From   :  htt p :/ / inpe r c. com/ ,   2011 .   [14]   Abrham   De basu   Mengistu,   Seffi  Gebe y ehu  Meng istu,   Dagna ch ew   Mele sew,  “ An  Autom at ic   Coffe e  Plant   Disea ses   Ide nti f ic a ti on  Us ing  H y br id  Appr oac hes  of   Im age  Proce ss ing  and   Dec ision  Tre e ” ,  Indone sian  Jour nal  of  Elec tri cal   Engi ne ering  and   Computer  Sc ie n ce   ( IJEECS) ,   Vol.   9 ,   No .   3 ,   pp .   8 06 - 811,   2018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.