SISTEM KAMERA DENGAN PAN-TILT TRIPOD OTOMATIS UNTUK APLIKASI FOTOGRAFI

Transkripsi

1 SISTEM KAMERA DENGAN PAN-TILT TRIPOD OTOMATIS UNTUK APLIKASI FOTOGRAFI Jourdan Septiansyah Efflan NRP Dosen Pembimbing Ronny Mardiyanto, ST.,MT.,Ph.D. Ir. Djoko Purwanto,M.Eng.,Ph.D. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

2 SISTEM KAMERA DENGAN PAN-TILT TRIPOD OTOMATIS UNTUK APLIKASI FOTOGRAFI PAN-TILT CAMERA FOTOGRAFER TRIPOD

3 Latar Belakang

4 Latar Belakang

5 Samsung Auto Tracking speed dome feature

6 Rumusan Masalah Bagaimana image processing pada smartphone Android dapat diimplementasikan pada Pan-Tilt Tripod otomatis ini? Bagaimana algoritma untuk menentukan posisi wajah yang tepat pada kamera ketika ada seseorang dan/atau sekelompok orang yang ingin berfoto? Bagaimana mengintegrasikan antara smartphone Android, motor servo, dan unit pemroses pada Pan-Tilt Tripod otomatis ini?

7 Tujuan Mengembangkan peralatan otomasi sistem di bidang fotografi. Membantu mempermudah pihak / fotografer yang ingin mengambil gambar atau berfoto. Mampu mengimplementasikan pengolahan citra pada sistem operasi Android pada sistem Pan-Tilt Tripod. Mampu membuat algoritma sistem yang dapat menentukan posisi kamera secara tepat ketika ada seseorang, maupun sekelompok orang berfoto.

8 Batasan Masalah Objek Pan-Tilt Tripod adalah wajah manusia dengan tinggi antara 150 hingga 185 cm. Pan-Tilt Tripod diletakkan dalam posisi tertentu ketika dioperasikan. Jarak antara Pan-Tilt Tripod dan objek maksimal adalah 2 meter. Pengambilan foto dilakukan dengan sistem pencahayaan yang mencukupi. Wajah yang dideteksi maksimal adalah 4 orang.

9 Tinjauan Pustaka(Face Tracking with a Pan/Tilt Servo Bracket)

10 Perancangan Sistem Pan-Tilt Tripod Smartphone Android Kamera Speaker Shield Pan-Tilt Tripod dan Motor Servo Display UI(Touch Sensor) PROSESOR ARMv7 DUAL-CORE 1,55 Ghz SCORPION Bluetooth USB Modul Bluetooth HC- 05 PROSESOR ARDUINO AT MEGA2560 RAM SD/MMC Motor Servo Pan Motor Servo Tilt

11 Perancangan Hardware Dudukan Pan-Tilt Tripod Shield Arduino Pan-Tilt Tripod

12 Dudukan Pan-Tilt Tripod

13 Shield Arduino Pan-Tilt Tripod

14 Perancangan Software Aplikasi Pan-Tilt Tripod pada Android Software Arduino Pan-Tilt Tripod

15 Software Arduino Pan-Tilt Tripod No Karakter Perintah. ASCII 1 a Servo pan bergerak ke kiri 2 d Servo pan bergerak ke kanan 3 x Servo pan berhenti 4 w Servo tilt bergerak ke atas 5 s Servo tilt bergerak ke bawah 6 z Servo tilt berhenti 7 0 Delay 55 ms 8 1 Delay 50 ms 9 2 Delay 45 ms 10 3 Delay 40 ms 11 4 Delay 35 ms 12 5 Delay 30 ms 14 6 Delay 25 ms 15 7 Delay 20 ms 16 8 Delay 15 ms 17 9 Delay 10 ms

16 Software Aplikasi Pan-Tilt Tripod Start Pairing Bluetooth Deteksi Wajah pada Smartphone Android T Wajah Terdeteksi Y Motor Servo Bergerak Kontroler PID 1. Pairing Bluetooth 2. Deteksi Wajah 3. Pergerakan Motor Servo 4. Kontroler PID 5. Ambil Gambar T Siap Ambil Gambar Y Ambil Gambar Stop Y Berhenti T

17 Pergerakan Motor Servo

18 Kontroler PID Kontroler P + Setpoint - Error Kontroler I Kontroler D Proses Pengaturan Kecepatan Pada Motor Servo Output (Posisi Wajah Saat Ini) PID = Kp x Error + Ki x Integral Error + Kd Deferensial Error Integral Error = Integral Error + (Error x dt) Deferensial Error = (Error Error n 1 )/dt Nilai PID Kecepatan = Nilai PID Maks x9 Nilai PID Max = Kp x (Resolusi sumbu X x koordinat titik tengah sumbu X )

19 Pergerakan Setelah Implementasi Kontroler PID sumbu PAN

20 Pergerakan Setelah Implementasi Kontroler PID sumbu PAN dan TILT

21 Pengambilan Gambar s = x i x Dimana : x = Rata-rata koordinat wajah selama 10 iterasi s = Simpangan x i = Koordinat saat ini

22 PENGUJIAN SISTEM Meliputi : FPS(frame per second) test Tuning PID test Rise Time, Overshoot, Steady State, dan Settling Time test Velocity (face tracking) test

23 FPS test Rata-rata FPS = 17,22 FPS 17 FPS 17 FPS = 58 ms

24 Tuning PID test Pada sisi Pan, didapatkan hasil tuning manual sebagai berikut : Kp = 0.1 Ki = 0.01 Kd = Sedangkan tuning manual pada sisi Tilt didapatkan hasil sebagai berikut : Kp = 0.2 Ki = 0.03 Kd = 0.02

25 Tuning PID PAN

26 Tuning PID TILT

27 Rise Time, Overshoot, Steady State, dan Settling Time test Pengujian ini dimaksudkan agar diketahui bagaimana performa dari dalam kontroler PID dengan analisa parameter yang meliputi rise-time, overshoot, steady-state, dan settling time dari nilai Kp, Ki, dan Kd yang telah dipilih untuk mengontrol pergerakan motor servo yang telah dipilih sebelumnya. Dilakukan pengambilan grafik secara terpisah untuk sumbu Pan, dan untuk sumbu Tilt dengan cara kontroler yang sedang mengikuti posisi wajah pertama yang kemudian dihilangkan dan diganti dengan posisi wajah dua yang berada pada koordinat yang berbeda.

28 Sumbu PAN

29 Sumbu PAN Steadystate=( )*58 Steadystate= 928 ms Risetime=90%xSteadystate Risetime=90%x928 ms Risetime=835 ms Settlingtime= 2%xSteadystate Settlingtime= 2%x928 ms Settlingtime= ms Overshoot tidak terjadi karena pada waktu 928ms, posisi wajah telah berada pada piksel ke 357 dimana piksel tersebut termasuk dari setpoint yakni antara piksel 270 hingga piksel 370.

30 Sumbu TILT

31 Sumbu TILT Steadystate = Steadystate = 696 ms Risetime = 90%xSteadystate Risetime = 90%x696 ms Risetime = 626 ms Settlingtime = 2%xSteadystate Settlingtime = 2%x696 ms Settlingtime = ms Overshoot juga tidak terjadi pada percobaan ini karena posisi wajah telah berada pada piksel 231 pada sumbu tilt sehingga nilai tersebut termasuk setpoint antara 190 hingga 290.

32 Velocity of face tracking test

33 Sumbu PAN Kecepatan Maksimum = 0,7 m/s

34 Sumbu TILT Kecepatan Maksimum = 0,6 m/s

35 Kesimpulan Dari hasil pengujian, terlihat bahwa sistem Pan-Tilt Tripod dapat bekerja mengikuti wajah apabila kamera smartphone Android mendapatkan pencahayaan yang cukup, kecepatan rata-rata frame dari kamera berada pada nilai 17 fps, dan kecepatan wajah yang dapat diikuti berkisar pada nilai 0,65 m/s. Nilai tersebut masih sangat terbatas apabila Pan-Tilt Tripod ingin digunakan pada aplikasi lain yang membutuhkan kecepatan tinggi. Parameter seperti overshoot, steady-state, rise-time, dan settling-time menunjukkan kinerja kontroler PID yang telah di tuning sudah memenuhi kriteria Tugas Akhir ini dikarenakan tidak ada overshoot yang terjadi selama pengujian, dan nilai steady state pada sumbu Pan 928 ms, dan pada sumbu Tilt sebesar 696 ms yang mengindikasikan kecepatan kontroler dalam mengontrol Pan-Tilt Tripod.

36 Saran 1. Agar kedepannya Pan-Tilt Tripod ini digunakan pada kamera smartphone yang memiliki fps yang lebih tinggi lagi sehingga didapatkan sampling rate lebih baik dan peningkatan kinerja kontroler. 2. Pada pendeteksian wajah diberikan penggunaan filter tertentu untuk mereduksi kesalahan dalam pendeteksian wajah sehingga hasil pendeteksian wajah dapat lebih akurat. 3. Penggunaan pencahayaan tambahan ketika Pan-Tilt Tripod digunakan pada ruangan yang pencahayaannya kurang.

37

38 Demo

39

40

41

42

43