3D Modelling [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum 3D MODEL OBJEK METODE CLOSE RANGE PHOTOGRAMETRI SARKAWI JAYA HARAHAP



NRP 3511100004



TEKNIK GEOMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2015



KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah memberi kesehatan sehingga penulis dapat meyelesaikan laporan “Pembuatan 3D Modelling Menggunakan Metode Fotogrametri Jarak Dekat (Studi Kasus : Tugu lampu)” dengan baik. Dengan selesainya laporan ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan bantuan dari perbagai pihak. Oleh karena itu, penulis memberikan ucapan terimakasih kepada: 1. Bapak Dr.Ing Teguh Hariyanto dan Ibu Hepi Hapsari Handayani, ST., M.Sc selaku dosen mata kuliah Fotogrametri Jarak Dekat. 2. Bapak Husnul Hidayat, ST., MT, selaku dosen responsi mata kuliah Fotogrametri Jarak Dekat, dan 3. Rekan mahasiswa mata kuliah Fhotogrametri jarak Dekat Penulis sadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua.



Surabaya, 18 Mei 2015



Penulis



i



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ........................................................................................................... i DAFTAR ISI .......................................................................................................................... ii BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................... iii 1.1 Latar Belakang ................................................................................................................ 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................................... 1.3 Tujuan .............................................................................................................................. 1.4 Manfaat ...........................................................................................................................



1 1 1 2



BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 3 1.1 Fotogrametri Jarak Dekat .............................................................................................. 1.1.1 Reseksi Ruang ........................................................................................................... 1.1.2 Interseksi Posisi Titik Objek ..................................................................................... 1.1.3 Posisi Stasiun Pemotretan dan Arah Sumbu kamera ................................................ 2.2 Metode kalibrasi kamera ................................................................................................. 2.3 Orientasi Luar ................................................................................................................. 2.4 Model 3 Dimensi .............................................................................................................



4 4 5 7 8 8 8



BAB III METODOLOGI ....................................................................................................... 9 3.1 Waktu dan Tempat ......................................................................................................... 10 3.2 Data dan Peralatan ........................................................................................................ 10 3.2.1 Data ............................................................................................................................ 10 3.2.2 Peralatan ..................................................................................................................... 10 3.2.3 Software ...................................................................................................................... 10 3.3 Metodologi Pekerjaan ................................................................................................... 11 3.3.1 Laghkah ...................................................................................................................... 12 3.3.2 Langkah Pemodelan 3 Dimensi .................................................................................. 15 BAB IV HASIL DAN ANALISA ........................................................................................ 18 4.1 Hasil Praktikum ............................................................................................................. 18 4.1.1 Hasil Kalibrasi Kamera Nikon COOLPIX L840 ..................................................... 18 4.1.2 Hasil Orientasi Relatif Objek................................................................................... 18 4.1.3 Hasil 3D View .......................................................................................................... 19 4.2 Analisa .......................................................................................................................... 19 BAB V PENUTUP ............................................................................................................... 20 5.1 Kesimpulan .................................................................................................................... 20 5.2 Saran ............................................................................................................................... 20 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 21



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada jaman yang semakin modern, kebutuhan akan informasi geospasial semakin meningkat. Begitu juga pada perkembangan dalam memperoleh serta pengolahan data spasial. Itu juga selaras dengan perkembangan teknologi penginderaan jauh dan SIG yangsemakin maju. Hal tersebut ditandai dengan perkembangan sensor, pengolahan data serta keragaman dari aplikasinya. Fotogrametri adalah salah satu aplikasi dari teknologi penginderaan jauh. Fotogrametri merupakan ilmu, seni dan teknologi untuk memperoleh ukuran terpercaya dari foto udara (Kiefer, 1993). Fotogrametri dapat didefinisikan sebagai suatu seni, pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh data dan informasi tentang suatu objek serta keadaan disekitarnya melalui suatu proses pencatatan, pengukuran dan interpretasi bayangan fotografis (hasil pemotretan). Dalam fotogrametri , kamera merupakan hal yang sangat krusial dalam data akuisisi foto udara. Dalam pengambilan data foto udara dengan kamera terdapat kemungkian trjadi kesalahan. Maka untuk meredukdsi kesalahan tersebut dilakukan kalibrasi kamera agar mendapaot hasil yang maksimal. Dlama perkembangannya, telah ada beberapa software yang menunjang dalam pengkoreksian data foto yaitu salah satunya adalah hotoModeler Scanner V6.2.2.596. Oleh karena itu, dengan mempelajari software ini diharapkan pelaku kegiatan fotogrametri (khususnya mahasiswa Teknik Geomatika) dapat lebih mudah dalam mengkalibrasi hasil foto tanpa harus menggunakan cara manual fotogrametri. Dengan adanya perkembangan dari software yang ada dan pengguna menjadi mudah dalam mengoreksi data serta mereduksi kesalahan yang ditimbulkan saat data akuisisi dalam pengerjaan survey dengan metode fotogrametri. Model 3D adalah representasi dari objek 3D dengan menggunakan poin-poin dalam ruang 3D yang dihubungkan dengan berbagai entitas geometris seperti segitiga, garis, permukaan lengkung, dan lain-lain. Model 3D banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang industri, medis, konstruksi bangunan dan lain-lain. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang ditampilkan dalam kegiatan ini adalah : a. Bagaimana pembuatan dan hasil kalibrasi kamera Non-Metrik menggunakan objek Grid 2D (dua dimensi). b. Bagaimana cara melakukan Oreintasi Luar objek c. Bagaimana cara membuat 3D Modelling secara manual objek tugu lampu. 1.3 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini adalah: a. Memahami proses pembuatan kalibrasi kamera Non Metrik. b. Memahami prose dalam melakukan orientasi relatif objek c. Serta memahami pembuatan bentuk 3D model objek secara manual.



1



1.4 Manfaat Manfaat yang didapatkan dari praktikum ini adalah : a. Memberikuna pengetahuan secara umum mengenai proses melakukan kalibrasi kamera non metrik. b. Melalui praktikum ini dapat memberikan informasi proses pembutan 3D model objek secara manual.



2



BAB II DASAR TEORI 2.1 Fotogrametri Jarak Dekat Fotogrametri merupakan seni, ilmu dan teknologi untuk memeperoleh informasi terpercaya tentang objek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman, pengukuran,dan interpretasi gambaran fotofrafik dan pola radiasi tenaga elektromagnetik yang terekam (Wolf 2000). Fotogrametri mencakup dua bidang yang berbeda yaitu : (1) Fotogrametri metrik dan (2) Fotogrameteri interpretatif. Fotogrametri metrik terdiri dari pengukuran cermat berdasarkan foto dan sumber informasi lain yang pada umumnya digunakan untuk menentukan lokasi relatif titiktitik. Pada umumnya menggunakan foto udara (dibuat dari wahan udara), tetapi juga digunakan foto terestrial (dibuat dengan kamera di muka bumi). Dengan demikian aplikasi ni dapat digunakan untuk perhitungan ukuran jarak, sudut, luas, volume, elevasi dan bentuk objek. Sedangkan Fotogrametri interpretatif merupakan cabang ilmu interpretasi foto udara dan penginderaan jauh. Fotogrametri interpretatif ini tidak hanya meliputi analisis foto tetapi juga penggunaan data yang dipeloleh dari berbagi jenis piranti penginderaan jauh seperti multispektral, sensor inframerah dan lain-lain. Fotogrametri Jarak Dekat merupakan suatu cabang penting ilmu fotogrametri dengan kamera berada di permukaan bumi yang menpunyai jarak antara kamera dengan objek sampai dengan 300 meter. Kamera Foto ini mudah dicapai sehingga dapat dilakukan pengukuran langsung untuk memperoleh posisi pemotretan (wolf 2000). Kamera dan prosedur analisis Fotogrametri Jarak Dekat ini dimulai pada akhir abd ke 19 oleh seorang kolonel Prancis, Laussedat (Atkinson, 1980). Teknologi Sensor pada kamera merupakan komponen penting dalam perkembangan teknologi Fotogrametri Jarak Dekat yang dapat digunakan untuk dalam aplikasi desain industri, produksi dan kontrol kualitas, serta keperluan biomedis (Mass 2008). Prinsip Dasar dalam penyelesaian permasalahan Fotogrametri Jarak Dekat adalah dengan menerapkan prinsip persamaan kondisi kolinearitas. Kolinearitas merupakan kondisi dimana stasiun pemotretan foto, titik objek, dan gambar foto, semua terletak pada satu garis lurus. Perbedaan kondisi kolinearitas antara foto udara dengan foto terestrial adalah berada pada sumbu foto.



(a) (b) Gambar 2.1 Kondisi Kolinearis a) Kondisi Kolinearis pada Foto Teristris b) Kondisi Kolinearis pada Foto Udara Jika gambar objek terestrial dan ruang objek diketahui seperti gambar 2.1 (a), dan jika sudut rotasi omega, phi dan kappa digambarkan dengan rotasi searah jarum 3



jam pada sumbu x, y, dan z maka hanya ada sedikit perbedaan anatar kolinearis foto udara dengan foto terestrial. Begitu juga sebaliknya yang disajikan pada gambar 2.1 (b), sumbu ruang gambar foto udara yang ditransformasikan yaitu x’.y’, dan z; masingmasing sejajar X,Y dan Z. Tetapi dalam hal sumbu terestrial, sumbu x’, y’ dan z’ masing-masing sejajar dengan Objek X, Z dan Y. Adapun persamaan kolinearitas terestrial adalah sebagai berikut: 𝑥𝑎 − 𝑥𝑜 = −𝑓 𝑦𝑎 − 𝑦𝑜 = −𝑓



𝑚11 (𝑋𝐴 − 𝑋𝐿 )+ 𝑚12 (𝑍𝐴 − 𝑍𝐿 )+𝑚13 (𝑌𝐴 − 𝑌𝐿 ) 𝑚31 (𝑋𝐴 − 𝑋𝐿 )+ 𝑚32 (𝑍𝐴 − 𝑍𝐿 )+𝑚33 (𝑌𝐴 − 𝑌𝐿 )



(2-1)



𝑚11 (𝑋𝐴 − 𝑋𝐿 ) + 𝑚12 (𝑍𝐴 − 𝑍𝐿 ) + 𝑚13 (𝑌𝐴 − 𝑌𝐿 ) 𝑚31 (𝑋𝐴 − 𝑋𝐿 ) + 𝑚32 (𝑍𝐴 − 𝑍𝐿 ) + 𝑚33 (𝑌𝐴 − 𝑌𝐿 )



Dimana : 𝑥𝑎 , 𝑦𝑎 = Koordinat titik A di Foto 𝑥𝑜 , 𝑦𝑜 = Koordina titik utama 𝑋𝐴 , 𝑌𝐴 , 𝑍𝐴 = Koordinat titik A di permukaan bumi 𝑋𝐿 , 𝑌𝐿 , 𝑍𝐿 = Koordinat pusat pemotretan 𝑓 = Panjang fokus kamera 𝑚 = Elemen matriks rotasi Elemen Matriks Rotasi menggunakan tiga rotasi bertingkat : 𝑀𝜔 rotasi terhadap sumbu X, 𝑀𝜑 adalah rotasi sumbu Y, dan 𝑀𝑘 adalah rotasi sumbu Z (Mikhail, Bethel, McGlone 2001). Adapun matrik rotasi diberikan pada persamaan 2-2a dan persamaan 2-2b 1 0 0 𝑀𝜔 = [0 cos 𝜔 sin 𝜔 ] 0 −sin 𝜔 cos 𝜔 cos 𝜑 0 − sin 𝜑 1 0 ] 𝑀𝜑 = [ 0 (2-2) sin 𝜑 0 cos 𝜑 cos 𝑘 sin 𝑘 0 𝑀𝑘 = [− sin 𝑘 cos 𝑘 0] 0 0 1 Matriks Rotasi keseluruhan dapat dilihat pada persamaa 2-2b 𝑀 = 𝑀𝑘 𝑀𝜑 𝑀𝜑 𝑀= cos 𝜑 cos 𝑘 cos 𝜔 sin 𝑘 + sin 𝜔 sin 𝜑 cos 𝑘 sin 𝜔 sin 𝑘 − cos 𝜔 sin 𝜑 cos 𝑘 [− cos 𝜑 sin 𝑘 cos 𝜔 cos 𝑘 − sin 𝜔 sin 𝜑 sin 𝑘 sin 𝜔 cos 𝑘 + cos 𝜔 sin 𝜑 sin 𝑘] sin 𝜑 − sin 𝜔 cos 𝜑 cos 𝜔 cos 𝜑 (2-3) 2.1.1 Reseksi Ruang Reseksi ruang merupakan suatu metode yang ditujukan untuk mencari posisi dan orientasi kamera. Metode reseksi ruang ini menggunakan prinsip kolinearis akan menghasilkan enam parameter orientasi luar (eksterior orientastion) yaitu 𝑋0 , 𝑌𝑎 , 𝑍0 , 𝜔, 𝜑, 𝑘. Posisi dan orientasi kamera diperlukan untuk penentuan posisi titik objek relatif terhadap sistem koordinat kamera.



4



Proses reseksi ruang menggunakan persamaan kesegarisan. Dalam melakukan reseksi ruang diperlukan minimal 6 persamaan dengan tiga titik kontrol tiga dimensi, pada tiap 1 titik kontrol mendapatkan 2 persamaan, sesuai dengan persamaan (2-1) diselesaikan secara seremtak untuk 6 parameter orientasi luar. Untuk titik kontrol lebih dari 3, dilakukan dengan cara hitung perataan 2.1.2 Interseksi Posisi Titik Objek Interseksi digunakan untuk menentukan letak titik pada ruang objek dari dua buah foto atau lebih melalui berkas sinar yang berpotongan. Metode umum penentuan titik ini dengan perhitungan persamaan kolinearitas pada persamaan 2-1, dengan dua persamaan pada setiap titik pada satu foto. Jika terdapat dua foto, maka terdapat empat persamaan yang terdiri dari tiga persamaan yang tidak diketahui, titik koordinat ruang objek yang diperoleh. Terdapat satu derajat yang bebas, dan melakukan linearisasi dapat dipecahkan dengan metode least squere. Dengan menambahkan beberapa foto dapat meningkatkan jumlah derajat kebebesan sehingga bisa meningkatkan solusinya (Mikhail, Bethel, McGlone 2001).Gambar 2.2 (a) merupakan dua buah foto terestrial mendatar yang dipotret dari stasiun L dan L’. Sedangkan Gambar 2.2 (b) merpakan gambar situasi dua buah foto yang tampak atas. Gambar objek titik A tampak pada a dan a’ pada dua foto. Misalkan sudut 𝛿 dan 𝛿′ pada gambar 22 (b) telah diukur terhadap garis basis, sehingga arah relatif sumbu optik dua stasiun pemotretan itu diketahui. Misalkan juga bahwa panjang mendatar garis basis telah diukur dan ketinggian stasiun kamera diketahui, maka sistem koordinat ruang bagi objek XY diterapkan dengan stasiun pemotretan L sebagai titik pangkal dan sumbu X dalam garis basis. Hal ini diperlukan untuk menentukan koordinat X dan Y serta ketinggian titik A (Wolf 2000).



Gambar 2.2 (a) Perpotongan dua foto terestrial. (b) Gambar tampak atas dua foto terestrial 2.1.3 Posisi Stasiun Pemotretan dan Arah Sumbu Kamera Untuk menetukan lokasi stasiun pemotretan dan sumbu arah kamera dalam melakukan foto terestrial diperlukan suatu metode. Metode sederhana dan cukup baik untuk meletakkan posisi mendatar stasiun pemotretan dan arah sumbu optik ialah reseksi tiga titik. Metode ini dapat dilakukan secara grafik maupun numerik, tetapi untuk memperoleh pemecahan, sudut 𝜑 harus diketahui dan paling tidak gambar tiga titik kontrol mendatar harus tampak pada foto. Keuntungan penentuan 5



titik lokasi pemotretan dengan reseksi tiga titik adalah tidak diperlukan titik kontrol berikutnya. Sedangkan kelemahannya terletak pada banyaknya titik kontrol. Reseksi tiga titik bermanfaat untuk menentukan lokasi pemotretan satu foto dan untuk pemetaan planimetris daerah yang luasnya terbatas (Wolf 2000). Metode reseksi tiga titik digunakan untuk menentukan posisi stasiun pemotretan dapat dilakukan apabila titik kontrol berjumlah tiga titik ikat atau lebih pada satu foto tegak. Gambar 2.2 (a) memiliki titik kontrol horizontal A, B dan C yang tampak pada foto vertikal nomor 1. Foto tersebut dibuat templet garis dengan menarik garis dari titik utama ke tiga titik a,b dan c (lihat gambar 2.2 (b)). Templet dapat diletakkan diatas peta dasasr (lihat gambar 2.3 (c)) untuk menentukan lokasi stasiun pemotretan. Pada foto 2 dapat pula ditentukan lokasi stasiun pemotretannya berdasarkan reseksi tiga titik yaitu pada titik b, c, dan d. Setelah dua stasiun pemotretan pada pasangan streo ditentukan lokasinya, titik-titik objek yang lain bisa ditentukan lokasinya berdasarkan metode interseksi. Jika diketahui lokasi titik e, f dan g, maka tiga titik tersebut dapat digunakan untuk menentukan lokasi stasiun pemotretan foto 3.



3 Gambar 2.2 (a) Foto untuk titik kontrol banyak untuk reseksi tiga titik. (b) Templet yang dibuat untuk reseksi tiga titik. (c) Menentuka lokasi stasiun pemotretan dengan reseksi tiga titik. Elevasi stasiun pemotretan merupakan ketinggian lensa kamera diatas datum. Jika elevasi stasiun diketahui, makan elevasi lensa kamera ditentukan dengan mengukur jarak tegak dari titik medan hingga lensa kamera dan ditambah dengan elevasi titik medan tersebut. Jika elevasi stasiun pemotretan tidak diketahui, dapat ditentukan dari titik kontrol tegak, apabila posisi mendatar kamera dan arah sumbu optik diketahui. Posisi dan elevasi titik A pada gamabr 2.3 diketahui dan sudut vertikal 𝛽𝑎 juga diketahui, serta jarak mendatar 𝐿𝐴ℎ, maka elevasi stasiun kamera dapat dihitung dengan persamaan : Elevasi 𝐿 = Elevasi 𝐴 – Elevasi 𝐿𝐴ℎ tan 𝛽𝑎 (2-4)



6



Gambar 2.3 Penentuan elevasi stasiun foto teretrial dengan menggunakan satu titik control 2.2 Metode Kalibrasi Kamera Kalibrasi kamera bertujuan untuk menentukan parameter internal kamera (Internal Orientation Parameter) yang meliputi principal distance (c), titik pusat fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K1, K2, K3, P1, dan P2), serta distorsi akibat perbedaan penyekalaan dan ketidak ortogonal antara sumbe X dan Y (b1, b2). Kalibrasi ini digunakan pada kamera jenis non-metrik, karena tidak memiliki lensa yang sempurna sehingga memiliki kesalahan dalam melakukan pemotretan.Kalibrasi kamera memiliki tiga aspek diantaranya : kalibrasi Geometrik, kualitas foto dan kalibrasi radiometrik. Kalibrasi biasanya dilakukan di laboratorium meskipun di lokasi objek pemotretan juga bisa dilakukan. Kalibrasi bisa dilakuakan pada objek amat data yang diambil yang dikenal dengan self-calibration (Mikhail, Bethel and McGlone 2001). Metode kalibrasi kamera dibagi menjadi tiga metode yaitu : (1) metode Laboratorium, (2) Metode Lapangan, (3) metode Stellar. Yang paling banyak dilakukan dari metode tersebut adalah metode laboratorium (Wolf 2000). Adapun parameterparemeter orientasi adalah sebagai berikut : 1. Panjang Fokus Ekivalen, Panjang Fokus yang efektif di dekat lensa kamera 2. Panjang Fokus terkalibrasi, (sering disebut konstanta kamera), Panjang fokus yang menghasilkan distribusi distorsi radial rata-rata secara menyeluruh. 3. Distorsi Radial (K1, K2, K3). Distorsi posisi gambar disepanjang garis radial dan titik utama.Distorsi lensa biasa diekspresikan sebagai fungsi polinomial dari jarak radial terhadap titim utama foto. 𝛿𝑟 = 𝐾1 𝑟 3 + 𝐾2 𝑟 5 + 𝐾3 𝑟 7 (25) 𝑟 2 = (𝑥 − 𝑥0 )2 + (𝑦 − 𝑦0 )2 𝛿𝑟 = Distorsi Radial 𝐾1 , 𝐾2 , 𝐾3 = Koefisien polinomial distorsi radial 2 𝑟 = Jarak radial terhadap titik utama foto 𝑥, 𝑦 = Posisi titik pada foto (mm) 𝑥0 , 𝑦0 = posisi titik utama foto (mm) 4. Distorsi Tangensial (P1, P2). Distorsi posisi gambar dengan arak tegak lurus terhadap garis radial dari titik utama yang disebabkan oleh kesalahan centering elemen-elemen lensa dalam satu gabungan lensa dimana titik pusat elemen7



elemen lensa dalam gabungan lensa tidak terletak pada satu garis lurus. Pergeseran yang terjadi pada arah x dan y digambarkan dengan persamaan dibawah ini : ∆𝑥 = 𝑃1 [𝑟 2 = 2 (𝑥 − 𝑥0 )2 ] + 2𝑃1 (𝑥 − 𝑥0 )(𝑦 − 𝑦0 ) (26) ∆𝑦 = 𝑃1 [𝑟 2 = 2 (𝑦 − 𝑦0 )2 ] + 2𝑃1 (𝑦 − 𝑦0 )(𝑦 − 𝑦0 ) 5. Lokasi titik utama. Koordinat titik utama yang dinyatakan terhadap x dan y sumbu fidusial 6. Jarak antara dua tanda fidusial yang berhadapan 7. Sudut perpotongan garis-garis fidusial (Seharusya sebesar 900 ± 1 menit) 8. Kerataan bidang Fokal ( seharusnya tidak menyimpang lebih dari ± 0.0005 inci atau 0,01 mm dari bidang datar). 2.3 Orientasi Luar Orientasi luar mendefinisikan posisi dan orientasi dari berkas sinar, terhadap sistem korrdinat ruang. Setiap berkas membutuhkan enam elemen independen, tiga posisi dan tiga untuk orientasi (Mikhail 2001). Untuk setiap berkas sinar, tiga elemen posisi mendefinisikan lokasi dari pusat perspektif dalam koordinat ruang. Tiga elemen posisi tersebut dinotasikan dengan persamaan 2-7. 𝑋𝐿 𝐿 = [ 𝑌𝐿 ] (2-7) 𝑍𝐿 Orientasi dari berkas sinar dideskripsikan oleh tiga parameter independet, dimana tiga parameter tersebut dibutuhkan untuk mendeskripsikan matriks rotasi, yang menghubungkan koordinat ruang dan korrdinat citra. Orientasi luar didefinisikan hubungan antara objek pada foto dengan sistem koordinat ruang yang dituliskan pada persamaan dibawah ini. 𝑥 𝑋 − 𝑋𝐿 𝑦 [ ] = 𝑘𝑀 [ 𝑌 − 𝑌𝐿 ] (2-8) −𝑓 𝑍 − 𝑍𝐿 dimana (x, y, -f ) adalah koordinat citra, k adalah faktor skala, M adalah matriks 3x3 yang berisi parameter rotasi, dan (X, Y dan Z ) merepresentasikan posisi titik objek. 2.4 Model 3 Dimensi Perangkat lunak yang dapat digunakan untuk melakukan proses ini adalah Photo Modeler Scanner. Perangkat lunak tersebut dapat menghitung koordinat tiga dimensi dari titiktitik yang telah ditandai pada foto. Untuk dapat menghasilkan koordinat tiga dimensi yang baik,terlebih dahulu dilakukan kalibrasi kamera untuk mendapatkan parameter orientasi dalam kamera. Setelah itu, nilai parameter orientasi dalam tersebut digunakan dalam perhitungan perataan berkas. Rekonstruksi yang digunakan dapat berupa titik – titik, point mesh, ataupun silinder. dalam rekonstruksi model 3D, parameter yang akan ditentukan adalah posisi objek diruang 3D (XA, YA, ZA). Dalam perhitungan perataan berkas terbagi 8



menjadi reseksi dan interseksi. Keduanya menggunakan prinsip kesegarisan, namun mempunyai parameter yang ditentukan untuk setiap prosesnya berbeda. Reseksi dilakukan setelah mendapatkan parameter orientasi dalam kamera untuk menentukan parameter titik utama kamera (X0, Y0, Z0). Dan Interseksi dilakukan setelahnya untuk menentukan posisi objek di ruang 3D melalui dua buah foto bertampalan.



9



BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Praktikum Fotogrametri jarak dekat, pemodelan 3 dimensi objek lampu ini dilaksakana pada Hari/Tanggal : Rabu, 16 April 2015 Pukul : 16.00 WIB Tempat : Tugu Lampu 3.2 Data dan Peralatan Berikut adalah data dan peralatan yang digunakan dalam kegiatan ini : 3.2.1 Data Data yang dibutuhkan dalam praktikum ini adalah : 1. Grid Kalibrasi Photomodeller Grid kalibrasi yang digunakan merupakan grid yang disedan oleh sofware Photomodeller dengan dengan jumlah titik yaitu 100 titik termasuk 4 titik kontrol.



2. Foto Objek 3D Model Objek yang digunakan dalam pemodelan 3D ini adalah berupa tiang lampu yang berlokasi di sekitar tugu pahlawan surabaya.



3.2.2. Peralatan 1. Kamera NIKON COOLPIX L840 2. 1 Unit laptop Lenovo 3.2.3 Software 1. Software Photomodeller 2. Microsof Office 10



3.3 Metodologi Pekerjaan Berikut ini dijelaskan diagram alir pengerjaan praktikum pembuatan 3D model dilihat pada diagram berikut :



Gambar 3.1 Digram alir Pengerjaan Penjelasan diagram alir diatas adalah sebagai berikut : Penjelasan dari pengilahan data diatas adalah : A. Kalibrasi Kamera Kamera yang digunakan dalam penelitian ini memiliki jenis kamera non-metrik. Kamera non-metrik memiliki kesalahan pada geometri kamera. Kesalahan geometri tersebut diduga pada unsur-unsur internal parameter kamera yang terdiri dari panjang fokus (f), titik utama foto (Xp,Yp), ditrosi radial (K1,K2, dan K3), serta distorsi tangensial (P1, P2). Sehingga untuk mengetahui parameter internal kamera tersebut harus melakukan proses kalibrasi kamera. Pada kalibrasi kamera ini menggunakan objek foto grid 2D. Untuk mendapatkan parameter orientasi dalam kamera harus menentukan koordinat foto dan koordinat Ground Control Point (GCP). Tetapi dalam penelitian ini menggunakan metode self calibration terhadap titik target menggunakan software Datem Summit Evolution dengan cara otomatis. B. Pengolahan data CRP Proses pengolahan data CRP dapat dilakukan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut: 1. Pemotretan Objek



11



2.



3.



4.



5.



Pemotretan objek dilakukan untuk menghasilkan foto objek (kotak, silinder dan gundukan rumput) dari berbagai posisi sehingga menhasilkan foto objek yang banyak. Foto tersebut dan orientasi dalam hasil kalibrasi kamera digunakan untuk pengolahan data. Penandaan Titik Kontrol Titik-titk kontrol pada objek dimaksudkan untuk mengetahui parameter orientasi relatif pada posisi pemotretan. Titik kontrol yang diletakkan pada objek ditandai dengan simbol gambar lingkaran berwarna putih dimaksudkan untuk memudahkan dalam menentukan parameter orientasi relatif, serta memudahkan dalam penentuan titik sampel (tie point) untuk pemodelan objek. Orientasi Relatif Pada proses ini dimaksudkan untuk mencari pasangan titik dari berbagai foto yang diamati. Tujuan dari orientasi relatif ini untuk mendaptkan parameter orientasi luar kamera. Penentuan Tie Point Penentuan Tie Point pada dua foto atau lebih dimaksudkan untuk menentukan titik-titik sampel sesuai bentuk objek. Penentuan tie point ini dilakukan secara manual pada software Photomodeller untuk mendapatkan hasil yang lebih bagus. Titik sampel tersebut memiliki titik koordinat x, y, dan z. Sehingga dapat dilakukan pemodelan 3D. Pemodelan Objek 3D Titik yang telah dibuat kemudian digabungkan untuk melihat permukan objek sesui dengan objek sebenarya di lapangan.



3.3.1 Langkah-langkah kalibrasi kamera 1. Menginstal Software PhotoModeler-Scanner untuk melakukan proses kalibrasi kamera. 2. Melakukan kalibrasi kamera dengan menggunakan 12 buah foto dari 3 sisi pengambilan gambar. 3. Berikut langkah melakukan kalibrasi kamera dengan membuka software PhotoModelerScanner melalui Klik icon software PhotoModeler Scanner maka akan muncul tampilan awal software, yaitu jendela Getting Started , lalu pada kotak Click to create a new project pilih menu Camera Calibration Project.



12



4. Muncul jendela New Project Wizard pilih “select photos-point based project”. Pilih direktori penyimpanan foto yang akan digunakan. Kemudian dengan mengklik icon , memindahkan foto-foto yang akan digunakan untuk kalibrasi kamera (misalnya 12 buah foto), klik icon tersebut sampai foto-foto yang dipilih tertera pada kotak disebelah kanannya. Kemudian klik Next.



5. Muncul jendela Automatic Camera Calibration klik Execute Calibration. Tunggu prosesnya sampai selesai. Tanda silang merah pada foto akan hilang setelah dikalibrasi.



13



6. Setelah proses kalibrasi kamera selesai, akan muncul tampilan Automatic Camera Calibration seperti dibawah ini. Kemudian pilih Show Report.



7. Project Status Report. pada pilihan show report akan tertera seperti di bawah ini.



8. Klik Close pada jendela automatic camera calibration, maka muncul tampilan seperti di bawah ini. Isi nama file kalibrasi yang akan disimpan – klik Yes-Add



9. Klik Project – Cameras , untuk melihat data hasil kalibrasi kamera 10. Data hasil kalibrasi kamera akan muncul seperti dibawah ini.



14



3.3.2 Langkah Pemodelan 3 Dimensi Pemodelan objek 3D menggunakan perangkat lunak Photomodeller Scanner dengan tahapan sebagai berikut. 1. Buka Software Photomodeller Scanner. Menu Star  All Program  Photomodeller Scanner



2. Pada tampilan awal jendela selanjutnya pilih Point-based project



3. Selanjutnya akan ada tampilan untuk membuka file foto yang akan dibuat 3D model. Pada jendela tersebut tentukan lokasi file kemudian  Next.



15



4. Langkah selanjutnya adalah melakukan orientasi relatif dengan cara menentukan titik kontrol yang sama pada dua foto, kemudian di referensi. Jumlah titik yang dibuat minimal 6 titik kontrol, seteleh direrensi langkah selanjutnya adalah melakukan proses untuk mendapatkan koordinat foto pada ruang objek. a. Proses penentuan titik kontrol yang sama pada dua foto.



b. Setelah kedua titik kontrol di tandai, pada menu Referencing  Referencing Mode, Referencing mode ini merupakan metode manual. Karena pada objek tersebut tidak ditandai titik kontrol, pilihlah titik yang mudah dilihat seperti titik sudut kotak. Klik titik kontrol pada photo kanan (Referencing) kemudian klik titik kontrol pada foto kiri. Lakukan satu persatu pada semua titik.



c. Pada menu Project  Proses. untuk melihat hasil orientasi relatif klik menu 3D pada toolbar.



Toolbar 3D View



5. Setelah semua foto telah dilakukan orientasi relatif, langkah selanjutnya adalah melakukan pemodelan 3D. Adapun caranya adalah sebagai berikut : a. Penentuan Tie Point Penentuan Tie point ini adalah menentukan titik-titik menyesuaikan bentuk objek. Langkah pembuatanya sama dengan melakukan penentuan titik orientasi relatif pada menu Referencing  kemudian melakukan Prosess pada menu Project. b. Membuat Surface 3D



16



Setelah titit tie point dibuat, kemudian kita akan membuat surface pada tampilan 3D view dengan menghubungkan titik-titik tersebut. Klik toolbar Path Mode ( )  hubungkan masing-masing titik searah jarum jam,  klik kanan  finish Surface



17



BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Hasil Praktikum 4.1.1 Hasil Kalibrasi Kamera Nikon COOLPIX L840 Berikut adalah hasil kalibrasi kamera Nikon COOLPIX L840 yang telah dilakukan dengan menggunkan foto grid kalibrasi.



4.1.2 Hasil Orientasi Relatif Objek Adapun hasil orientasi relatif 12 foto objek pada tampilan 3D view adalah sebagai berikut :



Data dibawah ini merukana titik koordinat orientasi relatif. ID 1 2 4 5 8 9 19 29 30 31 32 33 51 62 78 123 166 186 187 188 189 190 192 193



RMS Residual (Pixel)Large ResdualPhoto (Pxel)largest Residual Photo X Precision Y Precision 2.143.700.417.007 2.732.799.376.374 3 1,3,4,50.001896275101 0.001165428662 2.701.656.391.408 3.875.860.471.677 3 1,2,3,4,5 0.001656912586 0.001153491361 1.546.420.609.074 1.867.292.698.132 1 1,2,30.002870732106 0.001674520199 8.414.108.347.276 16.455.233.387.613 2 1,2,3,4,5 0.001541713535 0.001055543269 5.120.153.406.944 9.923.027.659.747 2 1,2,3,4,5 0.001966955698 0.001276080486 2.071.525.171.516 2.884.452.440.862 2 1,2,30.003700048244 0.001827172449 1.663.337.020.001 2.261.553.351.575 2 1,2,30.002833989985 0.001377396024 n/a n/a n/a 2 n/a n/a 1.091.007.748.683 1.400.888.136.013 3 1,2,30.003323123373 0.001994266953 1.676.664.123.187 3.162.400.866.282 5 3,4,5,6,7,8,9 0.001266367295 0.000874461681 1.581.618.717.020 2.981.510.201.306 5 3,4,5,6,7,8,9 0.001147647523 0.000825069457 1.448.191.542.914 2.174.076.233.109 3 3,4,5,6,7,8,9 0.001059605275 0.000834632501 1.025.327.029.326 2.037.288.155.000 6 3,4,5,6,7,8,9 0.001211002004 0.000955417776 0.994072414670 1.464.267.226.531 8 5,6,7,80.001946967977 0.001074082487 n/a n/a n/a 5 n/a n/a 0.841889256892 1.019.892.205.529 9 9,11,120.002620499483 0.001487269229 n/a n/a n/a 9 n/a n/a 0.734910794251 1.210.237.956.292 9 9,11,12 n/a n/a 0.298015494754 0.495536637010 11 9,11,12 n/a n/a 5.632.646.583.731 11.062.154.672.186 9 5,6,7,8,9,11,12 n/a n/a 0.293709510233 0.305062061014 11 11,12 n/a n/a 1.468.813.450.998 2.072.475.501.527 9 6,7,8,9,11,12 n/a n/a 0.484348680065 0.834904852105 9 9,11,12 n/a n/a 2.923.070.694.741 5.020.696.734.013 9 5,6,7,8,9,11,12 n/a n/a



Z Precision 0.001316592781 0.001188640668 0.003076297471 0.001247983909 0.001485326882 0.003762435307 0.003211412517 n/a 0.003181439334 0.001153047639 0.001084638080 0.001085420246 0.001249002083 0.002401498039 n/a 0.002090419184 n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a



Tightness 0.002214383653 0.003534503018 0.001740983873 0.011202868868 0.006819313432 0.002055443658 0.001447461245 n/a 0.001248742183 0.002112596286 0.001934783760 0.001345163463 0.001604017838 0.001271674743 n/a 0.000794532907 n/a 0.000374164896 0.000296698673 0.002671252166 0.000310417510 0.001584508882 0.000398767193 0.001486289896



Angle (deg.) Use In ProcessProzen 89.491938750800 degs yes no 89.891775246107 degs yes no 51.879841881327 degs yes no 89.777488707693 degs yes no 89.028480831915 degs yes no 51.547007360994 degs yes no 52.157648612421 degs yes no n/a yes no 51.250376618455 degs yes no 85.947039471554 degs yes no 85.499859708399 degs yes no 86.540867462538 degs yes no 86.096546817405 degs yes no 56.218494782452 degs yes no n/a yes no 82.508525071695 degs yes no n/a yes no 79.569503177599 degs yes no 81.111543038093 degs yes no 86.229047588729 degs yes no 32.972365505327 degs yes no 87.182441790130 degs yes no 81.651054629865 degs yes no 88.327550055819 degs yes no



18



4.1.3 Hasil 3D View Hasil dari 3D View dari penentuan titik manual adalah sebagai berikut



4.2 Analisa  Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan RMS 0,2040, maximum Residual 1,2468 dan Photo Coverage 76 % dari area yang disarankan adalah 80 %. Panjang fokus yang digunakan adalah 4 mm, sedangkan hasil kamera adalah 4,1343 mm. Terjadi pergesesan lensa sebesar 0,1243 mm. Untuk hasil Principal point X dan Y adalah 3,1378 dan 2,2934 dari pergeseran 0. Untuk kesalakan distorsi lensa adalah K1= 0,0003988, K2= -0,0001875, K3= 0,00000, P1 = - 0,00005492, dan P2=0,0007592. Untuk mendapatkan hasil kalibrasi kamera yang baik hendaknya memperhatikan cahaya yang cukup, sehingga foto yang dihasilkan dapat terkalibrasi dengan baik.  Analisa oreintasi relatif diperoleh titik kontrol sebayak 24 titik dari 12 foto objek. RMS terbesar yaitu 8 sedangkan RMS terkecil yaitu 0,2. Kelemahan dari orientasi relatif ini adalah kurang akurat dalam penentuan titik kontrol, kerena pada objek tersebut tidak ditandai titik kontrol sehingga menyulitkan penentuan titik kontrol pada saat melakukan pengolahan data.  Jumlah titik pada pembuatan 3D objek adalah 307 titik, dengan RMS terbesar 28 piksel dan RMS terkecil adalah 1 piksel. Untuk hasil ini dinyatakan kurang bagus dari segi akurat data, kelemahannya terjadi pada saat penentuan tie point yang kurang akurat. Kurang akuratnya titik tersebut disebabkan kurang jelas antara titik yang sama pada foto yang berbeda, karena pengaruh pencahayaan dan kualitas foto.  Kekurangan dalam pembuatan 3D objek ini ada pada lampu bagian atas, karena bentuk yang melingkat dan pada lampu tersebut tidak ada titik kontrol sehingga menyusahkan dalam pembuatan surface bentuk bulat. 19



BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum pembuatan 3D Modelling menggunakan Fotogrametri Jarak Dekat dengan Objek tugu lampu adalah :  Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan RMS 0,2040, maximum Residual 1,2468 dan Photo Coverage 76 %. Principal point X dan Y adalah 3,1378 dan 2,2934dan kesalakan distorsi lensa adalah K1= 0,0003988, K2= -0,0001875, K3= 0,00000, P1 = 0,00005492, dan P2=-0,0007592  Jumlah titik oreintasi relatif diperoleh titik kontrol sebayak 24 titik dari 12 foto objek. RMS terbesar yaitu 8 sedangkan RMS terkecil yaitu 0,2.  Jumlah titik pada pembuatan 3D objek adalah 307 titik, dengan RMS terbesar 28 piksel dan RMS terkecil adalah 1 piksel 5.2 Saran Saran yang didapat dari praktikum ini yaitu :  Untuk mendapatkan hasil kalibrasi kamera yang baik hendaknya memperhatikan cahaya yang cukup, sehingga foto yang dihasilkan dapat terkalibrasi dengan baik. Kualitas foto ini juga untuk memudahkan dalam pembuatan model 3D serta mendapatan tekstur permukaan yang bagus.  Hendaknya melakukan pemasangan titik kontrol pada objek untuk memudahkan dalam pembuatan titik tie point.  Praktikum selanjutnya harus ditemukan cara membuat model 3D bentuk bulat.



20



DAFTAR PUSTAKA Atkinson, 1996. Close Range Photogrametry and Machine Vision. Whiteles Publishing. Scotland, UK Wolf, P.R. 2000. Element Photogma tery Second Edision. Subramanian, R. 2007. Surveying and Levelling.Oxford University Press. New Delhi Mikhail, E M, and Bethel, S James. 2001. Intorduction Modern Photogrammetry. Jhon Wiley and Sons, Inc. United States of America Mass, Hans-Gerd. 2008. Close Range Photogrametry Sensors. Advances in Photogrammetry, Remote Sensing and Spasial Information Sciences, IPRS Congress Book. London



21