APLIKASI CLOSE RANGE PHOTOGRAMMETRY UNTUK PERHITUNGAN VOLUME OBJEK

Transkripsi

1 APLIKASI CLOSE RANGE PHOTOGRAMMETRY UNTUK PERHITUNGAN VOLUME OBJEK Oleh : Sarkawi Jaya Harahap Dosen Pembimbing : Hepi Hapsari Handayani, S.T, Ms.C Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 21 Januari 2016

2 LATAR BELAKANG VOLUME untuk Aplikasi Surveying, studi erosi, estimasi pembuatan suatu material, bahan tambang METODE KONVENSIONAL Pada umumnya menggunakan metode Terestris, dan mengakibatkan banyak biaya dan waktu 3D MODEL 3D Model dapat dibentuk secara otomatis dengan prinsip image matching METODE ALTERNATIF Close Range Photogrammetri dengan memanfaatkan Kamera Digital dapat dilakukan untuk pemodelan suatu objek

3 Rumusan Masalah Bagaimana hasil kalibrasi kamera non metrik secara otomatis (image matching) dan kalibrasi kamera analitik menggunakan perhitungan Bundle Adjustment Laboratory Calibration. Bagaimana hasil bentuk 3D Model Objek. Bagaimana analisa hasil volume CRP dibandingakan dengan volume metode pita ukur.

4 Batasan Masalah Objek yang digunakan berbentuk kotak Metode kalibrasi : Metode Laboratorium perhitungan Bundle Andjustment Laboratory Caliration Menggunakan kamera digital Metode Grid untuk perhitungan Volume, dan bangun ruang untuk pita ukur visualisasi 3D Model dan perhitungan volume

5 Adapun Lokasi dan Objek Penelitian ini adalah : Lokasi dan Objek Penelitian Mobil Listrik ITS

6 Kalibrasi Kamera Otomatis Bidang Kalibrasi Grid (Kalibrasi Otomatis) Pemotretan Objek kalibrasi Foto Bidang kalibrasi Reseksi Spasial (Image Matching) Tidak Bundle Adjustment Self Calibration EOP Kamera (XL, YL, ZL, Omega,Phi, Kappa) RMSE < 1 Piksel Ya IOP Kamera (c, Xp, Yp, K1, K2, K3, P1 dan P2)

7 Kalibrasi Kamera Analitik Foto Bidang kalibrasi Pemotretan Objek kalibrasi Bidang Kalibrasi Grid (Kalibrasi Otomatis) Ekstraksi piksel foto titik GCP Koordinat piksel titik GCP Koordinat piksel titik GCP Transformasi Koordinat Piksel Ke Koordinat mm Spesifikasi Kamera D3000 Koordinat Foto (mm) Reseksi Spasial EOP Kamera (XL, YL, ZL, Omega,Phi, Kappa) Bundle Adjustment Self Calibration Tidak Pengukuran GCP Pita Ukur Koordinat GCP RMSE < 1 mm Ya IOP Kamera (c, Xp, Yp, K1, K2, K3, P1 dan P2)

8 Pengolahan Data CRP

9 Pengolahan Data CRP (lanjutan) A B Point Cloud Point Cloud Pembuatan Digital Elevation Modellling (DEM) Pembuatan Digital Elevation Modellling (DEM) Data DEM, dan Perhitungan Volume Data DEM, dan Perhitungan Volume Analisa Ketelitian uji Statistika

10 Hasil dan Analisa kalibrasi Kamera Otomatis IOP Value (mm) Standar Deviasi Focal Length Xp Yp K1 1.31E E 06 K2 1.80E E 08 K3 0 0 P1 1.69E E 06 P2 7.54E E 06 Quality Parameter Value Total Number 12 Photographs Number OF Oriented 12 Kamera Point Marking Residual Point Tightness Number of photo using camera 12 Average photo point coverage 79% Overall RMS Maximum (Point 5 on photo 12) Minimum (Point 19 on photo 7) Maximum RMS (Point 9) Minimum RMS (point 74) Maximum (point 78) Minimum (point 61) pixels pixels pixels piksel pixel m m Toleransi minimal 80 % Dan 1 Piksel Point Precision Overal RMS Vector Leght Maximum Vector Length (point 86) Minimum Vector Length (point 89) 8.83e-005 m m 8.53e-005 m

11 Hasil dan Analisa kalibrasi Kamera Analitik Panjang fokus kamera 24 mm Titik GCP berjumlah 16 titik Kalibrasi Kamera menggunakan 5 foto Titik X Y Z

12 IOP Nilai f Xp Yp K K E-06 K E-09 P P Proses Bundle Adjustment Self Calibration Menggunakan pemograman Matlab 5 Foto 12 kali iterasi Tabel Selisih Iterasi IOP X Y F K K K P P Nilai Konstan

13 Distorsi Radial Titik Tengah X Y Kesalahan radial dapat diketahui darip erhitungan koefisien distorsi radial (K1, K2 dan K3) dengan jarak radial dengan mengikuti deret aritmatika Jika nilai kesalahan radial < 1 maka maka lensa kamera mengalami distorsi cembung. Sedangkan nilai kesalahan radial > 1, maka lensa kamera mengalami distorsi cekung sehingga dapat dikatakan lensa kamera SLR D3000 mengalai distorsi cembung.

14 Reprojection Error Selain daripada distorsi lensa kamera, analisa kesalahan dari reprojection error juga perlu dilakukan dengan menghitung Roor Mean Square Error (RMSE). Masing-masing foto dihitumg RMSE dengan cara mnegkuadratkan reprojection error, jumlah hasil kuadrat reprojection error tersebut dibagi sebanyak jumlah titik GCP utntuk mencari rerat reprojection error. Kemdian hasil tersebut diakarkan untuk mencari RMSE. Tabel tersebut memiliki nilai RMSE < 1 mm pada koordinat X maupun koordinat Y, dimana nilai RMSE terkecil memiliki nilai mm dan terbesar memiliki nilai mm sehingga hasil ini dapat digunakan untuk melakukan georeferencing foto pada keperluan CRP. Foto RMSE X Y Atas Kiri Atas Kanan Tengah Bawah Kanan Bawah Kiri

15 Titik Tengah X Y nilai kesalahan koordinat foto memiliki kesalahan minimum sebesar dan maksimum sebesar mm. Nilai yang mengalami kesalahan terbesar adalah berada pada titik 13, 14, 15 dan 16. Dari visualisasi diatas dapat dilihat terjadi pergeseran koordinat paling besar berada sebelah kanan foto, tetapi pada bagaian pusat cendrung lebih rapat, hal ini membuktikan kamera mengalami distorsi lensa

16 Perbandingan Hasil Kalibrasi Kamera Selisih 0,142 mm Selisih 0,503 mm sumbu x dan 0,117 mm sumbu y P1 P2 Otomatis Analitik nilai K 1, K 2, dan K 3 pada kedua kalibrasi sebesar 0, ; 0,000 dan 0,000. P 1 dan P 1 memiliki selisih sebesar 0, ; 0,000

17 Hasil dan Analisa 3D Model Kalibrasi Otomatis Reseksi Spasial Dilakukan secara otomatis (EOP) dengan RMSE rata rata 0,607 piksel dan Manual (GCP) RMSE rata rata piksel Point Cloud (Dense Surface Model) Point Cloud (Triangulation) Point Cloud hasil pengolahan data dapat dibentuk setelah melakukan proses pembentukan DSM dan triangulasi Digital Elevation Model

18 Hasil dan Analisa 3D Model Kalibrasi Analitik Reseksi Spasial RMSE GCP sebesar 0,359 piksel Point Cloud (Dense Surface Model) Point Cloud (Triangulation) Digital Elevation Model

19 Perbandingan Volume Hasil Pengolahan Data Pita ukur CRP hasil kalibrasi Otomatis CRP hasil kalibrasi Analitik X Minimum (m) X Maximum (m) Y Minimum (m) Y Maximum (m) Elevasi Minimum (m) Elevasi Maximum (m) Volume (m 3 ) Selisih Volume (m 3 ) Persentase Selisih Volume (%) kalibrasi otomatis memiliki pebedaan lebih kecil dari hasil volume kalibrasi analitik. Perbedaan nilai ini dipengaruhi oleh hasil pembentukan DEM pada software yang berbeda terhadap kedua hasil kalibrasi. Perbedaan selisih terbesar terdapat pada model kalibrasi analitik sebesar 0,499 m elevasi minimum jika dibandingkan dengan hasil kalibrasi otomatis sebesar 0,013 m. Hal ini terjadi karena pada saat pembentukan 3D Model terdapat noise yang disebabkan oleh buruknya kualitas foto, sehingga mengurangi kesempurnaan model objek.

20 Uji Statistik 3D Model (t Student) Tinkat Kepercayaan 90%,, Koordinat ICP Nama Pita Ukur Agisoft Photomodeller X Y Z X Y Z X Y Z ICP ICP ICP ICP ICP

21 Sumbu X Nama Min. Max. 3D Model 3D Model Kalibrasi Interval Interval Kalibrasi Analitik Otomatis ICP ICP ICP ICP ICP Nama Min. Interval Max. Interval Sumbu Z 3D Model Kalibrasi Analitik 3D Model Kalibrasi Otomatis ICP ICP ICP ICP ICP D Model Kalibrasi Analitik dikategorikan baik untuk sumbu X dan Z, dan cukup untuk sumbu Y. Sedangkan kualitas koordinat 3D Model kalibrasi otomatis dikategorikan baik untuk sumbu X, Y dan Z. Nama Min. Interval Max. Interval Sumbu Y 3D Model Kalibrasi Analitik 3D Model Kalibrasi Analitik ICP ICP ICP ICP ICP koordinat hasil 3D Model Kalibrasi Analitik (Agisfot) dilihat dari prosentase diterimanya hipotesa nol pada koordinat X, Y dan Z berturut turut adalah 80%, 60%, dan 80%, sedangkan koordinat 3D Model (Photomodeller) kalibrasi Otomatis diterimanya hipotesa nol berturut turut adalah 80%, 80%, dan 80%. Koordinat 3D Model kalibrasi otomatis lebih baik dari koordinat 3D Model kalibrasi analitik.

22 Kesimpulan Dan Saran Kesimpulan 1. Parameter orientasi dalam kamera pada hasil kalibrasi otomatis yaitu panjang fokus = mm, posisi titik utama foto (Xp, Yp) adalah 11.97;7.884 mm, K1 = , K2 = , K3 = 0, P1 = , dan P2 = Sedangkan hasil kalibrasi laboratorium (manual) yaitu panjang fokus = mm, posisi titik utama foto (Xp, Yp) ; 0.237mm, K1 = , K2 = , K3 = 0, P1 = dan P2 = Perhitungan volume suatu objek dengan metode CRP dapat dilakukan dengan pembentukan 3D Model. 3D Model tersebut menghasilkan point cloud dan data DEM. 3. Hasil volume metode CRP dengan metode pita ukur pada objek kontainer tidak terlalu signifikan, Hasil volume kalibrasi otomatis lebih akurat terhadap perhitungan volume pita ukur, yaitu memilki selisih %, sedangkan hasil kalibrasi laboratorium memiliki selisih % terhadap hasil volume pita ukur. 4. Hasil koordinat 3D model kalibrasi otomatis lebih akurat terhadap koordinat ICP pita ukur, yaitu 80% kordinat X, Y, dan Z dapat diterima, sedangkan hasil koordinat 3D model kalibrasi laboratorium yaitu 60 % titik koordinat Y dapat diterima dan 80 dapat diterima

23 saran 1. Titik GCP kalibrasi Laboratorium secara manual hendaknya memiliki nilai Elevasi yang berbeda terhadap posisi kamera untuk mdapatkan IOP yang lebih baik. 2. Untuk mendapatkan hasil kalibrasi kamera yang lebih teliti menggunakan bundle adjustment self calibration hendaknya dilakukan untuk semua foto dalam pembentukan 3D Model. 3. Perhitungan volume selanjutnya dapat dilakukan dengan objek yang tidak beraturan