Swa-kalibrasi kamera multiview menggunakan metode algoritma genetika dengan algoritma simplex

Transkripsi

1 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No wa-kalibrasi kam multiview menggunakan metode algoritma genetika dengan algoritma simple Giri Wahu Wiriasto ) Eko Mulanto ) Mochammad Hariadi ) Mauridhi Her Purnomo 4) giriwahu@elect-engitsacid ekomulanto@eeitsacid mochar@eeitsacid her@eeitsacid urusan eknik Elektro nstitut eknologi epuluh Nopember urabaa ndonesia 4 Abstrak Penelitian ini membahas tentang kalibrasi kam pada obek euclidian menggunakan dua langkah pendekatan Pertama algoritma Genetika ang digunakan untuk mendapatkan nilai aproksimasi ang cukup baik dari solusi Kedua menggunakan algoritma imple(nelder-mead imple) ang digunakan untuk memperbaiki solusi Pendekatan ini digunakan untuk mengurangi kesalahan proses linierisasi dan secara otomatis menemukan titik inisial untuk meminimalkan kesalahan prosedur Kalibrasi kam bertuuan untuk menentukan parameter kam ang diperlukan sebagai cara memetakan antara koordinat referensi -D dengan koordinat citra -D Parameter internal dicari terlebih dahulu lalu kemudian parameter eksternalna untuk mendapatkan solusi ang konsisten Metode ang diusulkan menadi pngkat ang feaseble dalam mencari parameter kam dan nilai solusi dari aproksimasi menadi referensi pada proses rekonstruksi obek D Kata kunci : cam calibration Algoritma genetika Algoritma simple Pendahuluan Dalam penelitian ini menggunakan pngkat ks ang berupa kam dimana pngkat tersebut harus dikalibrasi Data parameter kalibrasi sangat menentukan hasil rekonstruksi titik dari kam Hasil rekonstruksi titik dapat diaplikasikan kedalam bentuk D Langkah pertama analisa D adalah model obek tiga dimensi Langkah ini secara umum telah dibuktikan menadi tugas ang sulit untuk melakukanna Alasan kesulitan adalah sangat sensitif dan pengukuran ang rumit dalam mendapatkan kedalaman informasi dari gambar dua dimensi Dan kasus ang kedua untuk menangani masalah ini peneliti memiliki keterbatasan apabila model obekna lebih kecil dan dikenal dengan kelas entitas atau terbatasna parameter permasalahan ecara umum kemungkinan untuk memasukkan informasi tentang kam kedalam perumusan masalah nformasi tentang kam meliputi parameter intrinsik parameter ekstrinsik dan parameter posisi alah satu tuuan dari D Computer Vision adalah menghitung posisi atau arak sebuah obek di dunia nata Kalibrasi kam merupakan sebuah metoda dalam hal rekonstruksi D Computer Vision untuk mendapatkan nilai -nilai atau ukuran metrik D dari gambar D Posisi atau arak tersebut memberikan kita informasi D ang amat penting dalam banak aplikasi di dunia nata Kita mengukur segalana dalam ukuran riil dengan menertukan sebuah reference frame ang disebut world reference frame ebuah obek dalam gambar dinatakan dalam koordinat piel ang mana ada dalam image reference frame Hana karena kita mengetahui arak antar piel dalam gambar tidak brti kita dapat mengetahui arakna dalam dunia nata atau dalam kondisi ang sesungguhna Oleh karena itu kita perlu suatu persamaan ang bisa menghubungkan world reference frame dan image reference frame sehingga kita dapat mencari hubungan antara titik koordinat ruang D dan tilik koordinat piel pada gambar Namun perlu diperhatikan bahwa kita tidak bisa langsung menghubungkan antara keduana Untuk menghubungkan kita perlu sebuah frame referensi aitu cam reference frame Kalibrasi kam merupakan suatu metoda untuk menentukan geometri kam bagian dalam dan karakteristik optik (parameter intrinsik) dan atau posisi D dan orientasi cam frame terhadap suatu sistem koordinat dunia tertentu (parameter ekstrinsik) de pokok dari kam kalibrasi adalah mencari persamaan ang tepat untuk menghubungkan cam reference frame dengan image reference frame dan sebuah persamaan lainnna untuk menghubungkan world reference frame dengan cam reference frame eori Dasar Kalibrasi ) Parameter ntrinsik Parameter intrinsik adalah parameter ang diperlukan untuk menghubungkan koordinat

2 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No piel sebuah titik gambar dengan titik ang sama dalam cam reference frame Parameter ekstrinsik adalah parameter ang menegaskan hubungan antara lokasi dan orientasi dari cam reference frame terhadap world reference frame Perkembangan tkhir telah dikemukakan seumlah metode untuk memecahkan dan memberikan solusi tentang problematika dalam kalibrasi kam Metode-metode ang ada tersebut salah satuna aitu : wa-kalibrasi Pada kategori ini kalibrasi tidak memerlukan adana obek kalibrasi namun ang perlu dilakukan hana menggkkan kam pada posisi atau tempat ang statis Adegan pada posisi ang tetap ini dipakai untuk menghasilkan (dua) batasan dalam parameter bagian dalam kam dari perpindahan sebuah kam dengan menggunakan informasi gambar itu sendiri Oleh karena itu ika gambar diambil dengan menggunakan kam ang sama ang mana nilai parameter dalamna tetap maka dengan sedikit pengaturan dan penesuaian antara tiga buah gambar saa sudah cukup untuk memperoleh kedua parameter intrinsik dan ekstrinsik sehingga kita bisa merekonstruksina menadi struktur D ang mempunai kesamaan Namun meski pun kategori ini cukup fleksibel tapi belum cukup matang sebab banak parameter ang harus diperkirakan sehingga kita tidak bisa mengharapkan hasil ang akurat elain teknik ang ada diatas ada pula teknik lain aitu vanishing points for northogonal directions dan calibration from pure rotation Parameter parameter kam merupakan sekumpulan angka ang menelaskan tentang konfigurasi kam secara khusus - Pembentukan Citra (Data Acquisition): Menentukan ang diperlukan dan memilih metode perekaman citra digital - Pengolahan Citra ingkat Awal (mage Preprocessing): Meningkatkan kontras menghilangkan gangguan geometrik / radiometrik menentukan bagian citra ang akan diobservasi - egmentasi Citra (mage egmentation) dan Deteksi isi (Edge Detection): Melakukan partisi citra menadi wilaah-wilaah obek (internal properties) atau menentukan garis batas wilaah obek (eternal shape characteristics) Gambar : Proses Pengolahan Citra dan mplementasina Metodologi Representasi Model {w}- World reference frame {C}-Cam reference frame {W} [ ] {C} [ ] Optical ais of the cam ) Parameter Ekstrinsik ang dipakai disini merupakan enis pinhole cam eperti ang telah dielaskan sebelumna bahwa parameter ekstrinsik merupakan parameter ang menelaskan tentang spatial relationship antara world reference frame dengan cam reference frame patial relationship disini maksudna adalah hubungan ang renggang atau tidak puna keterikatan t antara dua buah model ruang Parameter - parameter tersebut adalah : Rotation Matri ranslation Vector Kedua parameter diatas menelaskan tentang transformasi antara cam reference frame dengan world reference frame ) Pengolahan Citra Pengolahan citra dilakukan untuk mengolah citra ang dihasilkan masing-masing kam (uicoba) untuk digunakan sebagai citra referensi untuk swa-kalibrasi Bebpa diantara prosesna antara lain dilakukan : : Cam ripod Gambar Diagram skema cam reference frame dan world reference frame ransformasi Perspektif dengan pusat optik berhimpit dengan pusat sumbu koordinat dunia Parameter ntrinsik Bidang Pusat Gambar() Perbandingan Resolusi umbu dan () Focal Length

3 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No Gambar obek kalibrasi Gambar obek kalibrasi Gambar 4 Visible pectrum () () Matri parameter internal () Parameter Eternal Gambar 4 skema parameter eksternal (4) Matri ang menatakan hubungan antara koordinat kam dengan koordinat dunia (5) Algoritma Genetika Gambar 5 tahapan proses Algoritma Genetika berikut tahapan pada opsi dasar GA : ) Membangkitkan populasi secara acak sebanak n chromosom ) Mengvaluasi nilai fitness dari masingmasing kromosom dalam populasi ) Memilih dua kromosom induk dari populasi berdasar nilai fitness terbaik 4) Dengan probabilitas crossover lakukan crossover antar kromosom induk 5) Dengan probabilitas mutasi lakukan proses mutasi kromosom induk 6) Pindahkan kromosom baru sebagai populasi baru Diagram alur penelitian kalibrasi kam c c c f s f w v u i k C O K M ) ( ) ( Koordinat dunia Koordinat Gambar CO translasi vektor OM CO CM + R K k k k K K i i i

4 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No abel 5 Hasil kalibrasi kam dengan metode swakalibrasi Gambar 4 Diagram alir proses kalibrasi kam 5 Hasil eksperimen Eksperimen sampai dengan paper ini ditulis masih sedang dilakukan sehingga hasil ang dipaparkan berdasar penelitian-penelitian ang sebelumna dilakukan dengan metode lain dengan ang berbeda Dari penelitian sebelumna diperoleh parameter intrinsik dari metode swa-kalibrasi dengan proses pengolahan citra dihasilkan focal length sebagai berikut : Kurva Grafik perbandingan focal length tiap kam Gambar 5 Kurva Grafik perbandingan focal length tiap kam abel 5- hasil kalibrasi kam dengan metode least-square (matlab toolbo calibration) Focal Length (fc) N o

5 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No Grafik kurva hasil perbandingan tiap kam focal lenght(dalam piel) Grafik nilai aproksimasi focal lenght 5 5 Focal Length (fc) banak ui coba Gambar 5 Kurva Grafik perbandingan focal length tiap kam 5 Kesimpulan Dari uraian dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bebpa hal sebagai berikut: Dalam eksperimen ang telah dilakukan sebelumna menggunakan metode swa kalibrasi dimana obek (citra) bda pada posisi ang statis menghasilkan nilai aproksimasi parameter internal ang belum optimal dikatakan belum optimal karena ternata hasil kalibrasi (focal lenght) digunakan sebagai referensi dalam proeses rekonstruksi D na belum pada posisi koordinat ang sesuai Pada eksperimen selanutna menggunakan toolbo cam calibration dengan metode leastsquare dipeoleh nilai aproksimasi parameter internal lebih optimal hana ui coba harus banak (maksimal) Kalibrasi dengan metode algoritma simplekgenetika sampai dengan saat ini masih dalam proses eksperimen

6 eminar Nasional Pascasarana urabaa Agustus 9 BN No 6Pustaka [] sai Roger A Versatile Cam Calibration echnique for High-Accurac D Machine Vision Metrolog Using Off-the-helf V Cams and Lenses EEE ournal of robotics and automatio volra- No4 August987 [] aviigg Cam Calibration Using Compound Genetic-imle Algorithm ournal of Optoelectronics and advanced material 4 [] hangongmian & iqiang Cam Calibration With Genetic Algorithm nternational conference on Robotics & Automation oul- Korea [4] ruccoemmanuel & Verri Alsessandro "ntroductor echniques for -D Computer Vision" Prentice Hall 998 [5] R C Gonale and R E Woods Digital mage Processing nd ed Prentice Hall Upper addle River N [6] A uhendra Pengantar Pengolahan Citra Adang uhendra 998 [7] ForstADavid Computer Vision: A Modern Approach [8] oc/ [9] hang: A fleible new technique for cam calibration EEE ransactions on Pattern Analsis and Machine ntelligence vol no pp -4 [] hang: Fleible Cam Calibration B Viewing a Plane From Unknown Orientations nternational Conference on Computer Vision (CCV'99) Corfu Greece pp [] iswanto Options Research ilid Erlangga 7