Uji Parameter dan Arsitektur Convolutional Neural Network untuk Mendeteksi Citra Wajah Bermasker

Abstrak

Deteksi citra wajah bermasker dibutuhkan pada masa pandemi COVID-19 oleh lembaga-lembaga yang terhubung langsung dengan masyarakat karenakan terbatasnya sumber daya manusia dalam melakukan deteksi wajah bermasker secara konvensional. Penggunaan masker dalam aktivitas sehari-hari merupakan salah satu protokol perlindungan diri dari COVID-19 yang wajib diterapkan. Citra wajah bermasker digunakansebagai data masukan dengan proses deteksi menggunakan Convolutional Neural Network (CNN). Deteksi citra wajah bermasker telah banyak dilakukan dengan berbagai bentuk arsitektur model, akan tetapi tidak disertai dengan penjelasan dari pemilihan parameter yang digunakan. Pembuatan model dapat menjadi efisien jika dilakukan dengan mengetahui hubungan keterkaitan antar parameter yang diterapkan. Oleh karenanya, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui hubungan keterkaitan antar parameter dalam arsitektur model CNN. Sehingga dapat dihasilkan performa terbaik dalam mendeteksi citra wajah bermasker. Hubungan keterkaitan antar parameter yang diteliti terbatas pada ukuran kernel dan jumlah kernel karena peran aktif keduanya dalam melakukan pelatihan data. Dua ukuran kernel yang digunakan yaitu 3×3 dan 5×5 dengan jumlah 3 dan 6 buah. Empat arsitektur model dibangun dengan 7 layer penyusun menggunakan kombinasi parameter tersebut. Pelatihan model dilakukan menggunakan data citra wajah bermasker dan tidak bermasker berjumlah 3150 citra dengan 15 epoch, kemudian diuji menggunakan 1350 citra. Performa terbaik diperoleh dari kombinasi parameter ukuran kernel 5×5 berjumlah 6 buah pada setiap convolutional layer. Nilai f1-score terbaik yang diperoleh sebesar 0,95 dengan akurasi 0,95 dan nilai rata-rata loss 0,1692. Berdasarkan hasil tersebut, disimpulkan bahwa parameter ukuran kernel dan jumlah kernel memiliki hubungan keterkaitan dalam menghasilkan nilai performa arsitektur model CNN terbaik untuk pendeteksian citra wajah bermasker.

Abstract

Detection of masked face images is needed during the COVID-19 pandemic by institutions directly connected to the community due to limited human resources to perform conventional masked face detection. Using masks in daily activities is one of the self-protective protocols from COVID-19 that must be implemented. Masked face images are used as input data, the detection process uses Convolutional Neural Network (CNN). Detection of masked face images has been carried out with various forms of model architecture but is not accompanied by an explanation of the selected parameters used. Modeling can be done efficiently by knowing the relationship between the applied parameters. Therefore, this study aims to know the relationship between parameters in the CNN model architecture so that the best performance can be produced in detecting masked face images. The study of the relationship between parameters is limited to the size of the kernel and the number of kernels because of their active role in the data training. The two kernel sizes used are 3×3 and 5×5, with a total of 3 and 6 pieces. Four model architectures are built with seven layers using a combination of these parameters. The model training was carried out using masked and maskless faces of 3150 images with 15 epochs, then tested using 1350 images. The best performance is obtained from 6 pieces of 5×5 kernel size in each convolutional layer. The best f1-score value obtained is 0.95, with an accuracy of 0.95 and an average loss value of 0.1692. Based on these results, it is concluded that the kernel size parameter and the number of kernels have a relationship in producing the best CNN architectural performance value for masked face image detection.