Implementasi Algoritma BFCC dan kNN pada Embedded System untuk Deteksi Dini Bronchitis

Abstrak

World Health Organization (WHO) menyatakan bahwa sebanyak 600 juta orang di dunia menderita bronchitis. Bronchitis merupakan salah satu penyakit pernafasan yang dapat disebabkan oleh virus Respiratory Syncitial Virus (RSV) dan Rhinovirus. Gejala umum bronchitis adalah seseorang akan mengalami kesulitan bernafas dengan disertai batuk. Namun, tidak sedikit orang mengabaikan gejala umum ini sehingga berindikasi mengalami bronchitis tingkat berat ataupun berpotensi kematian. Oleh karena itu, dalam paper ini mengusulkan sistem deteksi dini bronchitis berdasarkan suara batuk berbasis embedded system. Ini merupakan terobosan baru pada dunia medis dengan desain alat kesehatan yang portabel. Sistem yang diusulkan menerapkan algoritma Bark Frequency Cepstral Coefficients (BFCC) dan ­K- ­Nearest Neighbor (kNN). BFCC merupakan algoritma yang digunakan untuk mengekstraksi fitur suara batuk dan menghasilkan nilai koefisien cepstral. Selanjutnya, nilai koefisien cepstral tersebut dihitung jarak Euclidean-nya untuk dapat diklasifikasikan menggunakan kNN. Algoritma BFCC dan kNN diimplementasikan pada perangkat Mini Komputer Raspberry Pi 3 Model B+ dengan mikrofon sebagai perangkat masukan suara dan perangkat LCD touchscreen 3.5 inchi untuk sebagai antarmuka yang menampilkan keluaran hasil deteksi. Hasil pengujian menunjukkan rata-rata waktu komputasi sebesar 4,452 detik dan penggunaan CPU sebesar 26%, serta akurasi kNN sebesar 73% untuk perhitungan jarak Euclidean dengan nilai neighbour = 5.

Abstract

The World Health Organization (WHO) states that as many as 600 million people in the world suffer from bronchitis. Bronchitis is a disease that can be caused by respiratory syncytial virus (RSV) and rhinovirus. Symptoms of common bronchitis a person will experience difficulty breathing accompanied by coughing. Unfortunately, many people underestimate this common symptom. Even though, it is indicating that they have severe bronchitis or possibly death. Therefore, this study proposes an early detection system for bronchitis based on cough e sounds based on an embedded system. This is a new breakthrough in the medical world with a portable medical device design. The proposed system applied the Bark Frequency Cepstral Coefficients (BFCC) and K-Nearest Neighbor (kNN) algorithms. BFCC is an algorithm that is used to extract cough sound features and produce cepstral coefficient values. Furthermore, the value of the cepstral coefficient will be calculated for the Euclidean distance to be classified using kNN. The implementation of the BFCC and kNN algorithms is carried out on a Raspberry Pi 3 Mini Computer Model B+ with a microphone as a voice input device and a 3.5-inch LCD touchscreen device to display the resulting output interface. The results obtained an average computation time of 4.452 seconds and CPU usage of 26%, and kNN accuracy of 73% from the calculation of the Euclidean distance with a neighbor value = 5.