Aplikasi Pengenalan Pola pada Citra Bola Sebagai Dasar Pengendalian Gerakan Robot

Transkripsi

1 Jural Emitor Vol.16 No. 02 ISSN Aplikasi Pegeala Pola pada Citra Bola Sebagai Dasar Pegedalia Geraka Robot Ratasari Nur Rohmah Jurusa Tekik Elektro Uiversitas Muhammadiyah Surakarta (UMS) Surakarta, Idoesia Usma Jurusa Tekik Elektro Politekik Negeri Badug Badug, Idoesia Abstraksi kalah ii memaparka aplikasi metode pegeala pola pada citra bola sebagai dasar pegedalia geraka robot. Citra bola merupaka data masuka yag diakuisisi dega kamera pada robot. Data citra pada peelitia ii diguaka utuk: seleksi obyek, jarak obyek ke robot, da peetu arah geraka robot. Fitur citra yag diguaka dalam proses pegedalia robot adalah fitur-fitur: wara, betuk, perubaha ukura, da perubaha posisi relatif obyek pada suatu sumbu koordiat. Fitur ciri diperoleh dega peapisa wara pada ruag wara HSV, pegeala betuk dega circle Hough trasform, perubaha ukura dega perbadiga jumlah piksel, da posisi relatif obyek diperoleh dega perbadiga jarak horisotal dari titik pusat bola awal ke tepi-tepi bola. Uji coba pada sistem memperlihatka metode pegeala pola citra yag diterapka dapat diguaka sebagai dasar geraka robot. Hasil uji coba memperlihatka robot dapat melakuka pejajaka terbaik pada citra dega resolusi piksel, da memiliki jarak padag maksimum 113 cm, da megeali obyek sampai pada itesitas cahaya miimum 21,1 lu. Katakuci pegeala pola; citra; pegedalia I. PENDAHULUAN (HEADING 1) Pegeala pola adalah salah satu peerapa dari pegolaha citra dalam kategori aalisis citra. Umumya tahapa dalam pegeala pola adalah segmetasi citra atau seleksi obyek, ekstraksi fitur, da idetifikasi. Peelitia meerapka tekologi peerapa pola utuk megaalisis citra hasil tagkapa kamera suatu robot, da megguakaya utuk pegedalia geraka robot secara real time. Pemiliha kamera sebagai sesor pada robot adalah utuk meiruka salah satu perilaku mausia dalam meetapka suatu geraka. Dega data yag diperoleh oleh idera mata, seorag mausia bisa megolah iformasi citra yag ditagkap utuk berbagai keputusa dalam melakuka suatu geraka. Beberapa keputusa geraka tersebut adalah, obyek maa yag aka diikuti, diikuti atau tidakya geraka suatu obyek da arah geraka jika keputusaya adalah megikuti geraka suatu beda. Keputusa ii bisa ditetapka bahka haya dega iformasi berupa citra yag ditagkap oleh idra mata mausia. Geraka yag diracag utuk dilakuka oleh robot pada peelitia ii adalah geraka maju-mudur mejauhi atau medekati suatu obyek tertetu, serta geraka membelok sesuai arah pergeraka obyek tersebut. Geraka ii bisa dikedalika haya dega pegeala citra yag diakuisisi dega kamera. Pegguaa data citra ii aka memiimalisasi kebutuha sesor robot dalam melakuka fugsiya. II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA Beberapa tekik pegolaha citra yag diguaka dalam peelitia ii diataraya adalah tekik pegubaha ruag wara citra 1

2 Ratasari Nur Rohmah, Usma, Aplikasi Pegeala Pola pada Citra Bola Sebagai Dasar Pegedalia Geraka Robot dari ruag wara RGB ke dalam ruag wara HSV. Tekik ii diguaka dalam proses segemetasi citra utuk seleksi obyek tertetu dalam satu frame citra yag mempuyai beberapa obyek. Segmetasi pada ruag wara ii dipilih karea memberika idetifikasi yag lebih baik terhadap objek dalam sebuah image dibadigka dega yag dihasilka megguaka ruag wara RGB [1]. Metode ii lebih baik karea metode color filterig RGB utuk segmetasi wara masih belum dapat memahami objek secara akurat disebabka oleh faktor dari itesitas cahaya yag belum diperhitugka [2]. Fitur lai yag dikeali pada peelitia ii adalah fitur betuk obyek. Pada peelitia ii obyek yag aka dikeali oleh robot adalah obyek berbetuk bola. Peelitia ii meggabugka tekik deteksi tepi da algoritma hough circles utuk megeali obyek ligkara. Algoritma ii merupaka algoritma yag serig diguaka utuk medeteksi betuk ligkara pada sebuah citra dua dimesi [3]. Ukura suatu obyek citra bisa dilakuka dega berbagai macam, mulai dari pegguaa rumus geometris, bayakya piksel, atau pegukura diagoal obyek. Peelitia ii megguaka metode sederhaa dega pegukura diameter ligkara pada suatu koordiat virtual. III. METODE PENELITIAN Pada peelitia ii ciri yag dikeali citra aka diguaka utuk: seleksi obyek, peetua geraka maju-mudur, peetua arah belok robot. Algoritma pegeala pola dalam peelitia ii adalah sebagai berikut: i. Peetapa ilai umerik wara citra dalam ruag wara HSV (berdasar eksperime) yag aka diguaka dalam peapisa wara obyek, peetapa waktu tuda akuisisi citra utuk peetapa gerak. ii. Akuisisi citra. iii. Segmetasi citra proses 1: pegubaha ruag-wara citra ke dalam ruag wara HSV, proses peapisa wara, da peetapa kadidat obyek sesuai hasil proses peapisa wara. iv. Segmetasi citra proses 2: deteksi tepi kadidat obyek dilajutka trasformasi Hough circle, peetapa obyek. v. Pegukura diameter da posisi citra obyek dalam koordiat virtual, peetapa hasil pegukura sebagai diameter da posisi referesi. Gambar 1 berikut memperlihatka bagaimaa posisi obyek ditempatka dalam koordiat virtual, pegukura diameter, serta peetapa belok kaa-kiri. vi. Akuisisi citra obyek setelah waktu tuda. vii. Pegukura diameter citra da perbadiga dega diameter referesi, peetua keputusa gerak maju jika diameter lebih besar dari diameter referesi da sebalikya. viii. Pegukura posisi diameter citra da perbadiga dega posisi referesi, peetua belok kaa jika posisi citra lebih kaa dari referesi da sebalikya. Lagkah (vi) sampai lagkah (viii) terus dilakuka agar diperoleh pegedalia geraka robot secara real time, sampai peritah berheti. Gambar 1. Koordiat serta diameter gambar bola utuk sistem gerak robot [4]. Pegujia ujuk-kerja sistem yag dibagu pada peelitia ii dilakuka dega pegujia utama pada ketepata peetua obyek oleh robot, ketepata megikuti arah geraka. Selai itu diukur juga ujuk-kerja robot dalam hal kecepata respo robot atas perubaha geraka, pegaruh resolusi citra, da pegaruh pecahayaa saat akuisisi citra. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Eksperime peetapa ilai umerik utuk peapisa wara Eksperime dilakuka dega meguji coba peetapa beberapa ilai umerik baik 2

3 Jural Emitor Vol.16 No. 02 ISSN dalam ruag wara RGB maupu HSV. Hasil eksperime pada berbagai wara obyek didapatka ilai umerik utuk kedua ruag wara seperti terlihat pada Tabel 1 da Tabel 2. Kedua ilai tersebut kemudia diuji-coba utuk medapatka perbadiga pegguaa kedua ruag wara di atas. Uji coba meujukka bahwa pegguaa ruag wara HSV meujukka jagkaua wara yag lebih akurat dibadig pegguaa ruag wara RGB. Dari uji coba atas citra dega 8 obyek (Gbr. 2), peapisa wara dalam ruag RGB meghasilka pegeala sebagi 10 obyek. Kesepuluh obyek ii adalah wara: merah: 2, hijau: 2, biru: 3; kuig: 3 (Gbr. 3). Sedagka peapisa dalam ruag wara HSV meghasilka tepat 8 obyek citra (Gbr. 4). TABEL I. NILAI NUMERIK OPTIMAL DALAM RUANG WARNA RGB War Nilai R NilaiG Nilai B a (red) (gree) (blue) Merah Hijau Biru Kui g TABEL II. NILAI NUMERIK OPTIMAL DALAM RUANG WARNA HSV Wara Nilai H (hue) Nilai S (saturatio) Nilai V (value) Merah Hijau Biru Kuig Gambar 2. Satu bigkai citra hasil tagkapa kamera robot (a) (c) (b) (d) Gambar 3. Hasil peapisa wara merah (a), hijau (b), biru (c), da kuig (d) dalam ruag wara RGB (a) (c) (b) (d) Gambar 4. Hasil peapisa wara merah (a), hijau (b), biru (c), da kuig (d), dalam ruag wara HSV B. Uji-coba kierja dalam meagkap obyek bola Obyek bola yag tertagkap kamera robot dikeali dari betuk ligkara pada citra dua dimesi dalam satu bigkai citra. Uji-coba memperlihatka kombiasi algoritma deteksi tepi da trasformasi Hough circle bisa medeteksi betuk ii dari betuk yag lai. 3

4 Ratasari Nur Rohmah, Usma, Aplikasi Pegeala Pola pada Citra Bola Sebagai Dasar Pegedalia Geraka Robot Gambar 5. Proses pegeala obyek: akuisisi citra, pegubaha ruag wara, peapisa wara, deteksi tepi, da Hough circle trasform C. Uji-coba Pegaruh Resolusi Citra, Jarak da Pecahayaa pada Kierja Sistem. Uji-coba pegaruh beberapa parameter terhadap ujuk-kerja sistem ii dilakuka dega megguaka bola dega diameter 6.5 cm. Jarak robot dega objek bola dihitug dari posisi kamera dega pusat bola, sedagka waktu trackig objek diambil saat robot bergerak dari posisi awal higga posisi akhir higga robot berheti bergerak karea telah megeali bola. Hasil uji-coba meujukka resolusi citra berpegaruh baik pada jarak maksimum citra dikeali maupu pada kecepata idetifikasi obyek yag diukur dega kecepata respo robot (Tabel 3). Semaki tiggi resolusi citra aka semaki besarya jarak maksimum bola yag dapat ditagkap citraya. Sebalikya semaki tiggi resolusi aka semaki memperlambat proses idetifikasi obyek. Jarak obyek yag masih bisa ditagkap kamera pada resolusi tertiggi piksel adalah 190 cm. Namu demikia pada jarak tersebut data hasil aalisis citra tidak bisa diguaka dalam pegedalia robot. Resolusi tertiggi citra dimaa hasil aalisis data citra dapat diguaka utuk pegedalia robot adalah piksel. Citra dega resolusi lebih tiggi meyebabka tugas komputasi yag terlalu berat sehigga waktu komputasi yag lama, tidak bisa megimbagi siyal umpa balik pada pegedalia geraka robot. TABEL III. PENGARUH RESOLUSI CITRA PADA JARAK Resolusi citra (piksel) MAKSIMAL DAN WAKTU PENGENALAN OBYEK Jarak ksimal Waktu Trackig Objek cm 4 detik cm 5 detik cm 6 detik cm error cm error cm error Uji-coba pegaruh pecahayaa terhada kierja pegeala obyek diperlihatka pada Tabel 4 berikut. Pegaruh pecahayaa ii teryata tidak sama atara keempat wara obyek yag dikeali. Meskipu demikia, dari hasil evaluasi ii robot terlihat cukup peka dalam megeali obyek pada itesitas cahaya yag cukup kecil (Gbr. 6) dega itesitas miimum 21,1 lu utuk wara biru. TABEL IV. PENGARUH INTENSITAS PENCAHAYAAN PADA PENGENALAN OBYEK Wara Itesitas Cahaya imum Merah 22.7 lu Hijau 21.2 lu Biru 21.1 lu Kuig 23.6 lu Gambar 6. Pegukura pecahayaa miimum utuk pegeala obyek berwara biru 4

5 Jural Emitor Vol.16 No. 02 ISSN V. KESIMPULAN Peelitia ii meujukka keberhasila pegguaa aplikasi pegeala pola citra sebagai dasar pegedalia gerak robot. Aplikasi ii melibatka segmetasi citra utuk megisolasi obyek, peetapa ciri, da aalisis berdasar ciri yag meetapka geraka robot. Akurasi pegeala obyek pada peelitia ii tiggi terbukti dari dikealiya wara da betuk obyek target. Pemiliha peerapa ruag wara HSV dalam hal ii, terbukti meigkatka akurasi ii. Seperti pegolaha citra pada umumya, hasil pegolaha sagat terpegaruh pada kualitas data citraya. Dalam hal resolusi citra, pegaruh resolusi terhadap jarak maksimum da terhadap kecepata pegeala obyek yag ilaiya berbadig terbalik. Resolusi citra yag diguaka dalam akuisisi citra oleh kareaya dapat diatur sesuai dega kemampua pedeteksia yag diigika. Apakah optimum dalam jarak atau sebalikya optimum pada kecepata proses pegolaha citra. Kualitas citra juga aka dipegaruhi oleh kualitas pecahayaa saat akuisisi citra. Itesitas teredah bola dapat dikeali dalam peelitia ii tercatat 2,1 lu utuk wara biru. Daftar Pustaka [1] Sural, S., Qia, G., Pramaik, S, Segmetatio ad histogram geeratio usig the HSV color space for image retrieval, Proceedigs of IEEE Iteratioal Coferece o Image Processig, pp , [2] Yustius, P.. Racag Bagu Aplikasi Pedeteksi Betuk Da Wara Beda Pada Mobile Robot Berbasis Webcam, Academia, 2012 [3] Ikwuagu, E., Desig Of A Image Processig Algorithm ForBall Detectio, Computig Research Associatio,