PENGEMBANGAN KAMERA NON-METRIK UNTUK KEPERLUAN PEMODELAN BANGUNAN

Transkripsi

1 Presentasi Tugas Akhir PENGEMBANGAN KAMERA NON-METRIK UNTUK KEPERLUAN PEMODELAN BANGUNAN Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 213 Oleh: Muhammad Iftahul Jannah

2 LATAR BELAKANG 1. Penggunaan Kamera untuk penentuan posisi 2. Harga kamera non-metrik pada umumnya murah, memiliki resolusi tinggi dan kualitas geometriknya rendah 3. Ketelitian hasil pemotretan dapat ditingkatkan dengan metode dan analisis 4. Penggunaan kamera non-metrik untuk pemodelan suatu bangunan

3 RUMUSAN MASALAH Perumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana meningkatkan ketelitian dari kamera non-metrik dengan melakukan analisis pada distorsi Radial dan Tangensial menggunakan metode self calibration. Membandingkan ketelitian tiga lensa kamera SLR Nikon D7 (kamera non-metrik), sehingga dari hal tersebut akan dilakukan pemodelan terhadap suatu bangunan.

4 BATASAN MASALAH 1. Melakukan analisis distorsi tangensial dan radial dengan menggunakan metode self calibration untuk meningkatkan ketelitian kamera SLR non-metrik Nikon D7. 2. Objek penelitian berupa bidang kalibrasi untuk keperluan kalibrasi kamera, kemudian objek untuk pemodelan suatu bangunan adalah bangunan gedung baru Teknik Geomatika ITS Surabaya. 3. Kamera yang digunakan adalah kamera SLR non-metrik Nikon D7 dengan tiga lensa yaitu lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm. 4. Penelitian ini hanya menggunakan satu foto untuk proses kalibrasi dan pemodelan bangunan

5 TUJUAN 1. Untuk melakukan analisis distorsi radial dan distorsi tangensial dalam meningkatkan ketelitian kamera SLR non-metrik Nikon D7. 2. Melakukan pengujian kamera SLR non-metrik Nikon D7 untuk pemodelan suatu objek atau bangunan. 3. Melakukan pengujian ketelitian antara lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm kamera SLR non-metrik Nikon D7.

6 MANFAAT 1. Dapat mengetahui ketelitian kamera SLR non-metrik Nikon D7 dari hasil anilisis distorsi radial dan tangensial. 2. Mengetahui seberapa jauh pemanfatan kamera SLR non-metrik Nikon D7 untuk pemodelan suatu objek/bangunan. 3. Mengetahui perbandingan ketelitian antara lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm pada kamera SLR non-metrik Nikon D7.

7 LOKASI PENELITIAN Penelitian untuk melakukan kalibrasi kamera dilakukan di Teknik Geomatika ITS dengan bidang kalibrasi, seperti pada gambar di bawah ini. Sedangkan objek untuk pemodelan bangunan adalah gedung baru Teknik Geomatika ITS Gambar bidang kalibrasi

8 Gambar gedung baru Teknik Geomatika ITS Surabaya

9 DATA 1. Data foto CRP yang diambil dari tiga jenis lensa, yaitu lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm kamera SLR non-metrik Nikon D7 dari bidang kolimator 2. Data spesifikasi kamera SLR non-metrik Nikon D7 3. Data foto bangunan gedung baru Teknik geomatika ITS Surabaya 4. Data ukuran GCP bangunan

10 PERALATAN 1. Kamera SLR non-metrik Nikon D7 dengan spesifikasi sebagai berikut: Model : FX-Format Digital SLR Resolusi maksimal : 12.1 Mega pixel Sensor : 23.9 x 36.mm CMOS, 12.1 million pixels 2. Ukuran gambar : FX-format (L) 4,256 x 2,832 (M) 3,184 x 2,12 (S) 2,128 x 1,416 dan DX-format (L) 2,784 x 1,848 (M) 2,8 x 1,384 (S) 1,392 x 92 Lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm 3. Software Matlab R21a untuk pengolahan data Land Desktop 26 untuk pemodelan bangunan Microsoft office untuk penyajian dan pelaporan hasil penelitian Pita ukur atau penggaris untuk mengukur objek Theodolit dan kelengkapannya untuk pengukuran objek

11 TAHAPAN PENELITIAN

12 Tahapan pengolahan data

13 INTERNAL ORIENTATION PARAMETER (IOP) Gambar bidang Kalibrasi dengan titik GCP

14 a b d No X (mm) Y (mm) No X (mm) Y (mm) K1 iterasi xo (mm) yo (mm) f (mm) (mm2) K2 (mm- K3 (mm- P1 (mm- 4) 6) 1) xo (mm) yo (mm) f (mm) K1 K2 K3 (mm-2) (mm-4) (mm-6) P1 (mm1) (mm-1) P2 35 (mm1) ,966 6,52 x -1,244 x 3,814 x 5,448 x ,199 1,283 x -2,458 x 7,357 x, ,2856 1,92 1 x -3,679 x,19, ,386 2,562 x -4,93 x,145, ,4757 3,26 x -6,128 x,18, ,578 3,848 x -7,352 x,216, ,6658 4,485 x -8,577 x,252, ,769 5,126 x -9,82 x,288, ,856 5,765 x -1,12 x,324, ,9511 6,43 x -1,225 x,36,561 Tabel (a) dan (b) koordinat GCP; (c) input parameter awal; (d) hasil perhitungan IOP lensa fix nikkon 35 mm c P2

15 a No X (mm) Y (mm) Tabel (a) koordinat GCP; (b) input parameter awal; (c) hasil perhitungan IOP lensa fix nikkon 5 mm c iterasi xo (mm) yo (mm) f (mm) K1 (mm-2) K2 (mm-4) K3 (mm-6) P1 (mm-1) P2 (mm-1) 1 3,738 7,727 57,8858 4,75 x 1,431 x -3,872 x -1,326 x 2,83 x ,481 7, ,1518 9,89 x 2,639 x -7,314 x -2,813 x 4,124 x ,4981 7, ,186,151 3,817 x -1,72 x -4,31 x 6,162 x 4 6,4966 7, ,1816,22 4,996 x -1,412 x -5,86 x 8,2 x 5 6,4968 7, ,1779,254 6,178 x -1,753 x -7,32 x,12 6 6,4966 7, ,1739,36,358-2,94 x -8,798 x, ,4965 7, ,17,358 8,538 x -2,435 x -,12, ,4963 7, ,1661,49 9,719 x -2,78 x -,117, ,4962 7, ,1622,461 1,9 x -3,12 x -,132, ,496 7, ,1582,513 1,28 x -3,46 x -,147,24 b xo (mm) yo (mm) f (mm) K1 K2 K3 (mm-2) (mm-4) (mm-6) P1 (mm-1) (mm-1) P2 5

16 a No X (mm) Y (mm) Tabel (a) koordinat GCP; (b) input parameter awal; (c) hasil perhitungan IOP lensa fix nikkon 85 mm c iterasi xo (mm) yo (mm) f (mm) K1 K2 K3 (mm-2) (mm-4) (mm-6) P1 (mm-1) P2 (mm-1) 1 38,847 1,725 14,5218-1,99 x 3,76 x 1,91 x 1,975 x 1,624 x 2 36,6723 7,284 18,2349-3,59 x 4,879 x 4,349 x -4,67 x 3,232 x 3 35,517 8, ,6487-5,25 x 6,369 x 6,723 x -6,18 x 4,824 x 4 35,443 9,997 13,485-6,9 x 7,749 x 9,121 x -8,274 x 6,427 x 5 35,457 7,665 14,5764-8,54 x 9,164 x 1,15 x -,13 8,26 x 6 35,5453 7, ,83 -,11 1,57 x 1,389 x -,124 9,628 x 7 35,5985 7,728 13,8358 -,118 1,198 x 1,628 x -,145, ,666 7, ,8978 -,34 1,339 x 1,867 x -,166, ,7248 7, ,38 -,151 1,48 x 2,16 x -,187, ,7886 7, ,5167 -,167 1,62 x 2,345 x -,28,16 b xo (mm) yo (mm) f (mm) K1 K2 K3 (mm-2) (mm-4) (mm-6) P1 (mm1) (mm-1) P2 85

17 ENTERNAL ORIENTATION PARAMETER (EOP) a b Omega (rad) Phi (rad) Kappa (rad).41 Xl (mm) Yl (mm) Zl (mm) 83.7 Tabel (a) nilai parameter awal; (b) hasil perhitungan lensa fix nikkon 35 mm

18 a b Omega (rad) Phi (rad) Kappa (rad).7 Xl (mm) Yl (mm) Zl (mm) Tabel (a) nilai parameter awal; (b) hasil perhitungan lensa fix nikkon 5 mm

19 a b Omega (rad) Phi (rad) Kappa (rad).172 Xl (mm) 293. Yl (mm) Zl (mm) Tabel (a) nilai parameter awal; (b) hasil perhitungan lensa fix nikkon 85 mm

20 Analisis IOP lensa fix nikkon 35, 5 dan 85 mm Nilai IOP lensa fix nikkon 35 mulai stabil pada iterasi ke-3, dimana nilai xo, yo dan f terlihat mulai konstan. Nilai xo dan yo tertinggi adalah -3,1923 mm dan -1,2324 mm. Nilai xo dan yo terendah adalah -5,411 mm dan -6,9675. Sedangkan nilai f tertinggi dan terendah masingmasing adalah 21,7612 mm dan 25,7343 mm. Nilai IOP lensa fix nikkon 5 mulai stabil pada iterasi ke-3, Nilai xo dan yo tertinggi adalah 6,4981 mm dan 7,727 mm. Nilai xo dan yo terendah adalah 3,738 mm dan 7,1868 mm. Sedangkan nilai f tertinggi dan terendah masing-masing adalah 57,8858 mm dan 58,186 mm Nilai IOP lensa fix nikkon 85 mulai stabil pada iterasi ke-5, dimana nilai xo, yo dan f terlihat mulai konstan. Nilai xo dan yo tertinggi adalah 38,847 mm dan 1,725 mm. Nilai xo dan yo terendah adalah 35,517 mm dan 7,284 mm. Sedangkan nilai f tertinggi dan terendah masing-masing adalah 18,2349 mm dan 99,83 mm..

21 Tabel Perubahan nilai jarak fokus Nilai jarak fokus (f) Iterasi Lensa 35 mm Lensa 5 mm ,8858 Lensa 85 mm 14, , , ,186 15, , , , , , , ,17 13, , , , , , ,5167 Mean 25, Min Max Rata-rata perubahan (%) Dapat dilihat bahwa perubahan jarak fokus paling signifikan adalah pada lensa fix Nikon 35 mm yaitu 3,7824 %, sedangkan yang paling kecil adalah pada lensa fix Nikon 5 mm sebesar 16,2827%.

22 a Titik X (mm) b Y (mm) Titik X (mm) c Y (mm) Titik X (mm) Y (mm) Tabel Nilai reprojection eror

23 Nilai reprojection eror pada penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 lensa fix Nikon 35 mm memiliki selisih paling besar pada titik ke-27, dimana nilai reprojection eror X sebesar mm dan nilai reprojection eror Y sebesar mm. Sedangkan untuk nilai reprojection eror paling kecil terdapat pada titik ke-13, dimana nilai reprojection eror X sebesar.3115 mm dan nilai reprojection eror Y sebesar.211 mm. Nilai reprojection eror pada penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 lensa fix Nikon 5 mm memiliki selisih paling besar pada titik ke-25, dimana nilai reprojection eror X sebesar mm dan nilai reprojection eror Y sebesar mm. Sedangkan untuk nilai reprojection eror paling kecil terdapat pada titik ke-14, dimana nilai reprojection eror X sebesar mm dan nilai reprojection eror Y sebesar mm. Nilai reprojection eror pada penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 lensa fix Nikon 5 mm memiliki selisih paling besar pada titik ke-2, dimana nilai reprojection eror X sebesar mm dan nilai reprojection eror Y sebesar mm. Sedangkan untuk nilai reprojection eror paling kecil terdapat pada titik ke-12, dimana nilai reprojection eror X sebesar mm dan nilai reprojection eror Y sebesar mm.

24 Analisis EOP lensa fix nikkon 35, 5 dan 85 mm Apabila ditinjau dari kekuatan jaring (strength of figure) dari titik kontrol yang ada pada bidang kalibrasi, dimana rumusnya adalah: Strength of figure (SOF) Dimana: B = matrik desain u = jumlah parameter Hasil yang didapatkan dari (SOF) adalah x 1-4 mm. hal ini membuktikan bahwa kekuatan jaring dari kontrol point yang ada pada bidang kalibrasi sudah baik.

25 Distorsi arah sumbu x lensa fix nikkon 35 mm Distorsi arah sumbu y lensa fix nikkon 35 mm

26 Distorsi arah sumbu x lensa fix nikkon 5 mm Distorsi arah sumbu y lensa fix nikkon 5 mm

27 Nilai distorsi radial lensa fix nikkon 35 mm dan 5 mm dan 85 mm Lensa 35 mm Lensa 5 mm Nilai distorsi tangensial lensa fix nikkon 35 mm dan 5 mm dan 85 mm Lensa 85 mm Lensa 35 mm Lensa 5 mm lensa 85 mm No titik No titik X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) X (mm) X (mm) Y (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) Mean Mean Min Min Max Max

28 Dari proses perhitungan BASC pada objek pemodelan bangunan didapatkan nilai parameter internal yang stabil, akan tetapi memiliki kesalahan yang sangat besar. Perubahan jarak fokus maupun distorsi radial dan tangensialnya sangat besar, sehingga penulis tidak memasukkan hasil perhitungannya pada bab ini. Nilai Root Mean Square Eror (RMSe) yang digunakan sebagai acuan besarnya kesalahan dari titik GCP pada perhitungan ini mencapai satuan sentimeter yaitu RMSe rata-rata X sebesar = mm dan RMSe rata-rata Y sebesar = mm. Dari nilai ini dapat diketahui bahwa pemodelan terhadap bangunan yang direncanakan di awal tidak dapat dilakukan karena memiliki kesalahan yang sangat besar. Hal ini sangat dipengaruhi oleh jumlah foto, pengambilan foto, penentuan titik GCP pada bangunan dan pada hasil foto, variasi ketinggian dari bidang kalibrasi, terlebih lagi objek bangunan yang berwarna keabu-abuan sehingga susah dilakukan penafsiran terhadap titik yang digunakan sebagai GCP.

29 KESIMPULAN 1. Nilai rata-rata distorsi radial dan tangensial terkecil terdapat pada penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 dengan lensa fix Nikon 5 mm, dimana nilai distorsi radialnya adalah mm untuk sumbu-x dan mm untuk sumbu-y sedangkan nilai distorsi tangensialnya adalah.779 mm untuk sumbu-x dan.132 mm untuk sumbu-y. 2. Dikarenakan foto yang digunakan dalam penelitian ini hanya 1 foto, maka untuk nilai reprojection eror maupun nilai RMSedari penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 dengan ke-3 lensa tersebut terlampau jauh, maka hal tersebut tidak sangat efektif untuk dilakukanya pemodelan terhadap suatu bangunan. 3. Penggunaan kamera DSLR non-metrik Nikon D7 dengan lensa fix nikkon 35 mm, 5 mm dan 85 mm, didapatkan perbandingan ketelitian dimana lensa fix nikkon 5 mm lebih memiliki nilai distorsi radial dan tangensial yang kecil dibanding dengan dua lensa yang lainnya. Hal ini bisa dilihat dari perubahan jarak fokus dari lensa fix Nikon 35 mm sebesar %, lensa fix Nikon 5 mm sebesar % dan lensa fix Nikon 85 mm sebesar %.

30 SARAN 1. Dalam penggunaan metode perhitungan Bundle Adjustment Self Calibration (BASC) untuk meningkatkan ketelitian kamera non-metrik harus menggunakan lebih dari satu foto dengan ketinggian objek foto yang bervariasi. 2. Perlunya diadakan studi lebih lanjut terkait Close Range Photogrametry, khususnya dilingkungan Jurusan Teknik Geomatika ITS dengan menggunaan metode perhitungan BASC, sehingga nantinya didapatkan hasil yang maksimal untuk dimanfaatkan pada pemodelan suatu bangunan. 3. Dalam metode BASC, harus diperhatikan posisi kamera dan jumlah foto yang lebih dari satu kali eksposur, karena memiliki korelasi yang erat terhadap ketelitian jarak fokus, parameter internal dan nilai reprojection eror hasil dari perhitaungan.

31 DAFTAR PUSTAKA Atkinson Close Range Photogrammetry and Machine Vision. Whittles Publishing. Scotland, UK. Atkinson. 2. Theory of Close Range Photogrammetry, Ch.2 Coordinate Transformations. Cipolla, R. dan Robertson, D. P. 29. Practical Image Processing and Computer Vision. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Djojomartono. N.P, 1997, Penentuan Deformasi Geometrik Hasil Pemotretan Kamera Non-Metrik, Forum Teknik Jilid 2. No.1 Effendi, Fauzi. 2. Teknik Close Range Photogrammetry Untuk Pemantauan Deformasi. Skripsi Sarjana Departemen Teknik Geodesi ITB. Bandung. Fraser, C.S, Kenneth L.E. 2. Design and Implementation of a Computational Processing System for Off-line Digital Close Range Photogrammetry. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 55(2): Hanifa Rahma Nuraini.27. Studi Penggunaan Kamera Digital Low-Cost Non-Metrik Auto-Focus Untuk Pemantauan Deformasi. Tesis Sarjana Departemen Teknik Geodesi ITB. Bandung Harintaka, 23, Penggunaan Persamaan Kolinier Untuk Rektifikasi Citra Satelit SPOT Secara Parsial, Media T eknik, Edisi Mei, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada

32 TERIMAKASIH ATAS PERHATIANNYA Muhammad Iftahul Jannah