Laporan Praktikum 3D MODEL OBJEK METODE CLOSE RANGE PHOTOGRAMETRI

SARKAWI JAYA HARAHAP NRP 3511100004

TEKNIK GEOMATIKA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2015

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah memberi kesehatan

sehingga penulis dapat meyelesaikan laporan Pembuatan 3D Modelling Menggunakan

Metode Fotogrametri Jarak Dekat (Studi Kasus : Tugu lampu) dengan baik.

Dengan selesainya laporan ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan bantuan dari perbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis memberikan ucapan terimakasih kepada:

1. Bapak Dr.Ing Teguh Hariyanto dan Ibu Hepi Hapsari Handayani, ST., M.Sc selaku

dosen mata kuliah Fotogrametri Jarak Dekat.

2. Bapak Husnul Hidayat, ST., MT, selaku dosen responsi mata kuliah Fotogrametri Jarak

Dekat, dan

3. Rekan mahasiswa mata kuliah Fhotogrametri jarak Dekat

Penulis sadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini. Oleh karena

itu, penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Dan semoga laporan ini

bermanfaat bagi kita semua.

Surabaya, 18 Mei 2015

Penulis

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... i

DAFTAR ISI .......................................................................................................................... ii

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................... iii

1.1 Latar Belakang ................................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................................... 1

1.3 Tujuan .............................................................................................................................. 1

1.4 Manfaat ........................................................................................................................... 2

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 3

1.1 Fotogrametri Jarak Dekat .............................................................................................. 4

1.1.1 Reseksi Ruang ........................................................................................................... 4

1.1.2 Interseksi Posisi Titik Objek ..................................................................................... 5

1.1.3 Posisi Stasiun Pemotretan dan Arah Sumbu kamera ................................................ 7

2.2 Metode kalibrasi kamera ................................................................................................. 8

2.3 Orientasi Luar ................................................................................................................. 8

2.4 Model 3 Dimensi ............................................................................................................. 8

BAB III METODOLOGI ....................................................................................................... 9

3.1 Waktu dan Tempat ......................................................................................................... 10

3.2 Data dan Peralatan ........................................................................................................ 10

3.2.1 Data ............................................................................................................................ 10

3.2.2 Peralatan ..................................................................................................................... 10

3.2.3 Software ...................................................................................................................... 10

3.3 Metodologi Pekerjaan ................................................................................................... 11

3.3.1 Laghkah ...................................................................................................................... 12

3.3.2 Langkah Pemodelan 3 Dimensi .................................................................................. 15

BAB IV HASIL DAN ANALISA ........................................................................................ 18

4.1 Hasil Praktikum ............................................................................................................. 18

4.1.1 Hasil Kalibrasi Kamera Nikon COOLPIX L840 ..................................................... 18

4.1.2 Hasil Orientasi Relatif Objek................................................................................... 18

4.1.3 Hasil 3D View .......................................................................................................... 19

4.2 Analisa .......................................................................................................................... 19

BAB V PENUTUP ............................................................................................................... 20

5.1 Kesimpulan .................................................................................................................... 20

5.2 Saran ............................................................................................................................... 20

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 21

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada jaman yang semakin modern, kebutuhan akan informasi geospasial semakin

meningkat. Begitu juga pada perkembangan dalam memperoleh serta pengolahan data spasial.

Itu juga selaras dengan perkembangan teknologi penginderaan jauh dan SIG yangsemakin

maju. Hal tersebut ditandai dengan perkembangan sensor, pengolahan data serta keragaman

dari aplikasinya. Fotogrametri adalah salah satu aplikasi dari teknologi penginderaan jauh.

Fotogrametri merupakan ilmu, seni dan teknologi untuk memperoleh ukuran terpercaya dari

foto udara (Kiefer, 1993). Fotogrametri dapat didefinisikan sebagai suatu seni, pengetahuan

dan teknologi untuk memperoleh data dan informasi tentang suatu objek serta keadaan

disekitarnya melalui suatu proses pencatatan, pengukuran dan interpretasi bayangan fotografis

(hasil pemotretan).

Dalam fotogrametri , kamera merupakan hal yang sangat krusial dalam data akuisisi foto

udara. Dalam pengambilan data foto udara dengan kamera terdapat kemungkian trjadi

kesalahan. Maka untuk meredukdsi kesalahan tersebut dilakukan kalibrasi kamera agar

mendapaot hasil yang maksimal. Dlama perkembangannya, telah ada beberapa software yang

menunjang dalam pengkoreksian data foto yaitu salah satunya adalah hotoModeler Scanner

V6.2.2.596. Oleh karena itu, dengan mempelajari software ini diharapkan pelaku kegiatan

fotogrametri (khususnya mahasiswa Teknik Geomatika) dapat lebih mudah dalam

mengkalibrasi hasil foto tanpa harus menggunakan cara manual fotogrametri.

Dengan adanya perkembangan dari software yang ada dan pengguna menjadi mudah

dalam mengoreksi data serta mereduksi kesalahan yang ditimbulkan saat data akuisisi dalam

pengerjaan survey dengan metode fotogrametri. Model 3D adalah representasi dari objek

3D dengan menggunakan poin-poin dalam ruang 3D yang dihubungkan dengan berbagai

entitas geometris seperti segitiga, garis, permukaan lengkung, dan lain-lain. Model 3D

banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti bidang industri, medis, konstruksi

bangunan dan lain-lain.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang ditampilkan dalam kegiatan ini adalah :

a. Bagaimana pembuatan dan hasil kalibrasi kamera Non-Metrik menggunakan objek

Grid 2D (dua dimensi).

b. Bagaimana cara melakukan Oreintasi Luar objek

c. Bagaimana cara membuat 3D Modelling secara manual objek tugu lampu.

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini adalah:

a. Memahami proses pembuatan kalibrasi kamera Non Metrik.

b. Memahami prose dalam melakukan orientasi relatif objek

c. Serta memahami pembuatan bentuk 3D model objek secara manual.

2

1.4 Manfaat

Manfaat yang didapatkan dari praktikum ini adalah :

a. Memberikuna pengetahuan secara umum mengenai proses melakukan kalibrasi kamera

non metrik.

b. Melalui praktikum ini dapat memberikan informasi proses pembutan 3D model objek

secara manual.

3

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Fotogrametri Jarak Dekat

Fotogrametri merupakan seni, ilmu dan teknologi untuk memeperoleh informasi

terpercaya tentang objek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman,

pengukuran,dan interpretasi gambaran fotofrafik dan pola radiasi tenaga

elektromagnetik yang terekam (Wolf 2000). Fotogrametri mencakup dua bidang yang

berbeda yaitu : (1) Fotogrametri metrik dan (2) Fotogrameteri interpretatif.

Fotogrametri metrik terdiri dari pengukuran cermat berdasarkan foto dan sumber

informasi lain yang pada umumnya digunakan untuk menentukan lokasi relatif titik-

titik. Pada umumnya menggunakan foto udara (dibuat dari wahan udara), tetapi juga

digunakan foto terestrial (dibuat dengan kamera di muka bumi). Dengan demikian

aplikasi ni dapat digunakan untuk perhitungan ukuran jarak, sudut, luas, volume,

elevasi dan bentuk objek. Sedangkan Fotogrametri interpretatif merupakan cabang ilmu

interpretasi foto udara dan penginderaan jauh. Fotogrametri interpretatif ini tidak hanya

meliputi analisis foto tetapi juga penggunaan data yang dipeloleh dari berbagi jenis

piranti penginderaan jauh seperti multispektral, sensor inframerah dan lain-lain.

Fotogrametri Jarak Dekat merupakan suatu cabang penting ilmu fotogrametri

dengan kamera berada di permukaan bumi yang menpunyai jarak antara kamera dengan

objek sampai dengan 300 meter. Kamera Foto ini mudah dicapai sehingga dapat

dilakukan pengukuran langsung untuk memperoleh posisi pemotretan (wolf 2000).

Kamera dan prosedur analisis Fotogrametri Jarak Dekat ini dimulai pada akhir abd ke

19 oleh seorang kolonel Prancis, Laussedat (Atkinson, 1980). Teknologi Sensor pada

kamera merupakan komponen penting dalam perkembangan teknologi Fotogrametri

Jarak Dekat yang dapat digunakan untuk dalam aplikasi desain industri, produksi dan

kontrol kualitas, serta keperluan biomedis (Mass 2008).

Prinsip Dasar dalam penyelesaian permasalahan Fotogrametri Jarak Dekat adalah

dengan menerapkan prinsip persamaan kondisi kolinearitas. Kolinearitas merupakan

kondisi dimana stasiun pemotretan foto, titik objek, dan gambar foto, semua terletak

pada satu garis lurus. Perbedaan kondisi kolinearitas antara foto udara dengan foto

terestrial adalah berada pada sumbu foto.

(a) (b)

Gambar 2.1 Kondisi Kolinearis a) Kondisi Kolinearis pada Foto Teristris b) Kondisi

Kolinearis pada Foto Udara

Jika gambar objek terestrial dan ruang objek diketahui seperti gambar 2.1 (a),

dan jika sudut rotasi omega, phi dan kappa digambarkan dengan rotasi searah jarum

4

jam pada sumbu x, y, dan z maka hanya ada sedikit perbedaan anatar kolinearis foto

udara dengan foto terestrial. Begitu juga sebaliknya yang disajikan pada gambar 2.1

(b), sumbu ruang gambar foto udara yang ditransformasikan yaitu x.y, dan z; masing-

masing sejajar X,Y dan Z. Tetapi dalam hal sumbu terestrial, sumbu x, y dan z

masing-masing sejajar dengan Objek X, Z dan Y. Adapun persamaan kolinearitas

terestrial adalah sebagai berikut:

= 11 ( )+ 12 ( )+13 ( )

31 ( )+ 32 ( )+33 ( ) (2-1)

= 11 ( ) + 12 ( ) + 13 ( )

31 ( ) + 32 ( ) + 33 ( )

Dimana :

, = Koordinat titik A di Foto

, = Koordina titik utama

, , = Koordinat titik A di permukaan bumi

, , = Koordinat pusat pemotretan

= Panjang fokus kamera

= Elemen matriks rotasi

Elemen Matriks Rotasi menggunakan tiga rotasi bertingkat : rotasi terhadap

sumbu X, adalah rotasi sumbu Y, dan adalah rotasi sumbu Z (Mikhail, Bethel,

McGlone 2001). Adapun matrik rotasi diberikan pada persamaan 2-2a dan persamaan

2-2b

= [1 0 00 cos sin 0 sin cos

]

= [cos 0 sin

0 1 0sin 0 cos

] (2-2)

= [cos sin 0

sin cos 00 0 1

]

Matriks Rotasi keseluruhan dapat dilihat pada persamaa 2-2b

=

=

[cos cos cos sin + sin sin cos sin sin cos sin cos

cos sin cos cos sin sin sin sin cos + cos sin sin sin sin cos cos cos

]

(2-3)

2.1.1 Reseksi Ruang

Reseksi ruang merupakan suatu metode yang ditujukan untuk mencari posisi

dan orientasi kamera. Metode reseksi ruang ini menggunakan prinsip kolinearis akan

menghasilkan enam parameter orientasi luar (eksterior orientastion) yaitu 0, , 0, ,

, . Posisi dan orientasi kamera diperlukan untuk penentuan posisi titik objek relatif

terhadap sistem koordinat kamera.

5

Proses reseksi ruang menggunakan persamaan kesegarisan. Dalam melakukan

reseksi ruang diperlukan minimal 6 persamaan dengan tiga titik kontrol tiga dimensi,

pada tiap 1 titik kontrol mendapatkan 2 persamaan, sesuai dengan persamaan (2-1)

diselesaikan secara seremtak untuk 6 parameter orientasi luar. Untuk titik kontrol lebih

dari 3, dilakukan dengan cara hitung perataan

2.1.2 Interseksi Posisi Titik Objek

Interseksi digunakan untuk menentukan letak titik pada ruang objek dari dua

buah foto atau lebih melalui berkas sinar yang berpotongan. Metode umum

penentuan titik ini dengan perhitungan persamaan kolinearitas pada persamaan 2-1,

dengan dua persamaan pada setiap titik pada satu foto. Jika terdapat dua foto, maka

terdapat empat persamaan yang terdiri dari tiga persamaan yang tidak diketahui, titik

koordinat ruang objek yang diperoleh. Terdapat satu derajat yang bebas, dan

melakukan linearisasi dapat dipecahkan dengan metode least squere. Dengan

menambahkan beberapa foto dapat meningkatkan jumlah derajat kebebesan

sehingga bisa meningkatkan solusinya (Mikhail, Bethel, McGlone 2001).Gambar

2.2 (a) merupakan dua buah foto terestrial mendatar yang dipotret dari stasiun L dan

L. Sedangkan Gambar 2.2 (b) merpakan gambar situasi dua buah foto yang tampak

atas. Gambar objek titik A tampak pada a dan a pada dua foto. Misalkan sudut

dan pada gambar 22 (b) telah diukur terhadap garis basis, sehingga arah relatif

sumbu optik dua stasiun pemotretan itu diketahui. Misalkan juga bahwa panjang

mendatar garis basis telah diukur dan ketinggian stasiun kamera diketahui, maka

sistem koordinat ruang bagi objek XY diterapkan dengan stasiun pemotretan L

sebagai titik pangkal dan sumbu X dalam garis basis. Hal ini diperlukan untuk

menentukan koordinat X dan Y serta ketinggian titik A (Wolf 2000).

Gambar 2.2 (a) Perpotongan dua foto terestrial. (b) Gambar tampak atas dua foto

terestrial

2.1.3 Posisi Stasiun Pemotretan dan Arah Sumbu Kamera

Untuk menetukan lokasi stasiun pemotretan dan sumbu arah kamera dalam

melakukan foto terestrial diperlukan suatu metode. Metode sederhana dan cukup

baik untuk meletakkan posisi mendatar stasiun pemotretan dan arah sumbu optik

ialah reseksi tiga titik. Metode ini dapat dilakukan secara grafik maupun numerik,

tetapi untuk memperoleh pemecahan, sudut harus diketahui dan paling tidak

gambar tiga titik kontrol mendatar harus tampak pada foto. Keuntungan penentuan

6

titik lokasi pemotretan dengan reseksi tiga titik adalah tidak diperlukan titik kontrol

berikutnya. Sedangkan kelemahannya terletak pada banyaknya titik kontrol. Reseksi

tiga titik bermanfaat untuk menentukan lokasi pemotretan satu foto dan untuk

pemetaan planimetris daerah yang luasnya terbatas (Wolf 2000).

Metode reseksi tiga titik digunakan untuk menentukan posisi stasiun pemotretan

dapat dilakukan apabila titik kontrol berjumlah tiga titik ikat atau lebih pada satu

foto tegak. Gambar 2.2 (a) memiliki titik kontrol horizontal A, B dan C yang tampak

pada foto vertikal nomor 1. Foto tersebut dibuat templet garis dengan menarik garis

dari titik utama ke tiga titik a,b dan c (lihat gambar 2.2 (b)). Templet dapat diletakkan

diatas peta dasasr (lihat gambar 2.3 (c)) untuk menentukan lokasi stasiun pemotretan.

Pada foto 2 dapat pula ditentukan lokasi stasiun pemotretannya berdasarkan reseksi

tiga titik yaitu pada titik b, c, dan d. Setelah dua stasiun pemotretan pada pasangan

streo ditentukan lokasinya, titik-titik objek yang lain bisa ditentukan lokasinya

berdasarkan metode interseksi. Jika diketahui lokasi titik e, f dan g, maka tiga titik

tersebut dapat digunakan untuk menentukan lokasi stasiun pemotretan foto 3.

3 Gambar 2.2 (a) Foto untuk titik kontrol banyak untuk reseksi tiga titik. (b) Templet

yang dibuat untuk reseksi tiga titik. (c) Menentuka lokasi stasiun pemotretan

dengan reseksi tiga titik.

Elevasi stasiun pemotretan merupakan ketinggian lensa kamera diatas datum.

Jika elevasi stasiun diketahui, makan elevasi lensa kamera ditentukan dengan

mengukur jarak tegak dari titik medan hingga lensa kamera dan ditambah dengan

elevasi titik medan tersebut. Jika elevasi stasiun pemotretan tidak diketahui, dapat

ditentukan dari titik kontrol tegak, apabila posisi mendatar kamera dan arah sumbu

optik diketahui.

Posisi dan elevasi titik A pada gamabr 2.3 diketahui dan sudut vertikal juga

diketahui, serta jarak mendatar ,maka elevasi stasiun kamera dapat dihitung

dengan persamaan :

Elevasi = Elevasi Elevasi tan (2-4)

7

Gambar 2.3 Penentuan elevasi stasiun foto teretrial

dengan menggunakan satu titik control

2.2 Metode Kalibrasi Kamera

Kalibrasi kamera bertujuan untuk menentukan parameter internal kamera

(Internal Orientation Parameter) yang meliputi principal distance (c), titik pusat

fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K1, K2, K3, P1, dan P2), serta distorsi akibat perbedaan

penyekalaan dan ketidak ortogonal antara sumbe X dan Y (b1, b2). Kalibrasi ini

digunakan pada kamera jenis non-metrik, karena tidak memiliki lensa yang sempurna

sehingga memiliki kesalahan dalam melakukan pemotretan.Kalibrasi kamera memiliki

tiga aspek diantaranya : kalibrasi Geometrik, kualitas foto dan kalibrasi radiometrik.

Kalibrasi biasanya dilakukan di laboratorium meskipun di lokasi objek pemotretan juga

bisa dilakukan. Kalibrasi bisa dilakuakan pada objek amat data yang diambil yang

dikenal dengan self-calibration (Mikhail, Bethel and McGlone 2001).

Metode kalibrasi kamera dibagi menjadi tiga metode yaitu : (1) metode

Laboratorium, (2) Metode Lapangan, (3) metode Stellar. Yang paling banyak dilakukan

dari metode tersebut adalah metode laboratorium (Wolf 2000). Adapun parameter-

paremeter orientasi adalah sebagai berikut :

1. Panjang Fokus Ekivalen, Panjang Fokus yang efektif di dekat lensa kamera

2. Panjang Fokus terkalibrasi, (sering disebut konstanta kamera), Panjang fokus

yang menghasilkan distribusi distorsi radial rata-rata secara menyeluruh.

3. Distorsi Radial (K1, K2, K3). Distorsi posisi gambar disepanjang garis radial

dan titik utama.Distorsi lensa biasa diekspresikan sebagai fungsi polinomial

dari jarak radial terhadap titim utama foto.

= 13 + 2

5 + 37 (2-

5)

2 = ( 0)2 + ( 0)

2

= Distorsi Radial

1, 2, 3 = Koefisien polinomial distorsi radial

2 = Jarak radial terhadap titik utama foto

, = Posisi titik pada foto (mm)

0, 0 = posisi titik utama foto (mm)

4. Distorsi Tangensial (P1, P2). Distorsi posisi gambar dengan arak tegak lurus

terhadap garis radial dari titik utama yang disebabkan oleh kesalahan centering

elemen-elemen lensa dalam satu gabungan lensa dimana titik pusat elemen-

8

elemen lensa dalam gabungan lensa tidak terletak pada satu garis lurus.

Pergeseran yang terjadi pada arah x dan y digambarkan dengan persamaan

dibawah ini :

= 1[2 = 2 ( 0)

2] + 21( 0)( 0) (2-

6)

= 1[2 = 2 ( 0)

2] + 21( 0)( 0)

5. Lokasi titik utama. Koordinat titik utama yang dinyatakan terhadap x dan y

sumbu fidusial

6. Jarak antara dua tanda fidusial yang berhadapan

7. Sudut perpotongan garis-garis fidusial (Seharusya sebesar 900 1 menit)

8. Kerataan bidang Fokal ( seharusnya tidak menyimpang lebih dari 0.0005

inci atau 0,01 mm dari bidang datar).

2.3 Orientasi Luar

Orientasi luar mendefinisikan posisi dan orientasi dari berkas sinar, terhadap

sistem korrdinat ruang. Setiap berkas membutuhkan enam elemen independen, tiga

posisi dan tiga untuk orientasi (Mikhail 2001). Untuk setiap berkas sinar, tiga elemen

posisi mendefinisikan lokasi dari pusat perspektif dalam koordinat ruang. Tiga elemen

posisi tersebut dinotasikan dengan persamaan 2-7.

= [

] (2-7)

Orientasi dari berkas sinar dideskripsikan oleh tiga parameter independet, dimana

tiga parameter tersebut dibutuhkan untuk mendeskripsikan matriks rotasi, yang

menghubungkan koordinat ruang dan korrdinat citra. Orientasi luar didefinisikan

hubungan antara objek pada foto dengan sistem koordinat ruang yang dituliskan pada

persamaan dibawah ini.

[

] = [

] (2-8)

dimana (x, y, -f ) adalah koordinat citra, k adalah faktor skala, M adalah matriks 3x3

yang berisi parameter rotasi, dan (X, Y dan Z ) merepresentasikan posisi titik objek.

2.4 Model 3 Dimensi

Perangkat lunak yang dapat digunakan untuk melakukan proses ini

adalah Photo Modeler Scanner. Perangkat lunak tersebut dapat menghitung koordinat

tiga dimensi dari titiktitik yang telah ditandai pada foto. Untuk dapat menghasilkan

koordinat tiga dimensi yang baik,terlebih dahulu dilakukan kalibrasi kamera untuk

mendapatkan parameter orientasi dalam kamera. Setelah itu, nilai parameter

orientasi dalam tersebut digunakan dalam perhitungan perataan berkas. Rekonstruksi

yang digunakan dapat berupa titik titik, point mesh, ataupun silinder.

dalam rekonstruksi model 3D, parameter yang akan ditentukan adalah

posisi objek diruang 3D (XA, YA, ZA). Dalam perhitungan perataan berkas terbagi

9

menjadi reseksi dan interseksi. Keduanya menggunakan prinsip kesegarisan, namun

mempunyai parameter yang ditentukan untuk setiap prosesnya berbeda. Reseksi

dilakukan setelah mendapatkan parameter orientasi dalam kamera untuk

menentukan parameter titik utama kamera (X0, Y0, Z0). Dan Interseksi dilakukan

setelahnya untuk menentukan posisi objek di ruang 3D melalui dua buah foto

bertampalan.

10

BAB III

METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Fotogrametri jarak dekat, pemodelan 3 dimensi objek lampu ini

dilaksakana pada

Hari/Tanggal : Rabu, 16 April 2015

Pukul : 16.00 WIB

Tempat : Tugu Lampu

3.2 Data dan Peralatan

Berikut adalah data dan peralatan yang digunakan dalam kegiatan ini :

3.2.1 Data

Data yang dibutuhkan dalam praktikum ini adalah :

1. Grid Kalibrasi Photomodeller

Grid kalibrasi yang digunakan merupakan grid yang disedan oleh sofware

Photomodeller dengan dengan jumlah titik yaitu 100 titik termasuk 4 titik kontrol.

2. Foto Objek 3D Model

Objek yang digunakan dalam pemodelan 3D ini adalah berupa tiang lampu yang

berlokasi di sekitar tugu pahlawan surabaya.

3.2.2. Peralatan

1. Kamera NIKON COOLPIX L840

2. 1 Unit laptop Lenovo

3.2.3 Software

1. Software Photomodeller

2. Microsof Office

11

3.3 Metodologi Pekerjaan

Berikut ini dijelaskan diagram alir pengerjaan praktikum pembuatan 3D model dilihat

pada diagram berikut :

Gambar 3.1 Digram alir Pengerjaan

Penjelasan diagram alir diatas adalah sebagai berikut :

Penjelasan dari pengilahan data diatas adalah :

A. Kalibrasi Kamera

Kamera yang digunakan dalam penelitian ini memiliki jenis kamera non-metrik.

Kamera non-metrik memiliki kesalahan pada geometri kamera. Kesalahan

geometri tersebut diduga pada unsur-unsur internal parameter kamera yang terdiri

dari panjang fokus (f), titik utama foto (Xp,Yp), ditrosi radial (K1,K2, dan K3),

serta distorsi tangensial (P1, P2). Sehingga untuk mengetahui parameter internal

kamera tersebut harus melakukan proses kalibrasi kamera. Pada kalibrasi kamera

ini menggunakan objek foto grid 2D. Untuk mendapatkan parameter orientasi

dalam kamera harus menentukan koordinat foto dan koordinat Ground Control

Point (GCP). Tetapi dalam penelitian ini menggunakan metode self calibration

terhadap titik target menggunakan software Datem Summit Evolution dengan cara

otomatis.

B. Pengolahan data CRP

Proses pengolahan data CRP dapat dilakukan melalui tahapan-tahapan sebagai

berikut:

1. Pemotretan Objek

12

Pemotretan objek dilakukan untuk menghasilkan foto objek (kotak, silinder dan

gundukan rumput) dari berbagai posisi sehingga menhasilkan foto objek yang

banyak. Foto tersebut dan orientasi dalam hasil kalibrasi kamera digunakan

untuk pengolahan data.

2. Penandaan Titik Kontrol

Titik-titk kontrol pada objek dimaksudkan untuk mengetahui parameter

orientasi relatif pada posisi pemotretan. Titik kontrol yang diletakkan pada

objek ditandai dengan simbol gambar lingkaran berwarna putih dimaksudkan

untuk memudahkan dalam menentukan parameter orientasi relatif, serta

memudahkan dalam penentuan titik sampel (tie point) untuk pemodelan objek.

3. Orientasi Relatif

Pada proses ini dimaksudkan untuk mencari pasangan titik dari berbagai foto

yang diamati. Tujuan dari orientasi relatif ini untuk mendaptkan parameter

orientasi luar kamera.

4. Penentuan Tie Point

Penentuan Tie Point pada dua foto atau lebih dimaksudkan untuk menentukan

titik-titik sampel sesuai bentuk objek. Penentuan tie point ini dilakukan secara

manual pada software Photomodeller untuk mendapatkan hasil yang lebih

bagus. Titik sampel tersebut memiliki titik koordinat x, y, dan z. Sehingga dapat

dilakukan pemodelan 3D.

5. Pemodelan Objek 3D

Titik yang telah dibuat kemudian digabungkan untuk melihat permukan objek

sesui dengan objek sebenarya di lapangan.

3.3.1 Langkah-langkah kalibrasi kamera

1. Menginstal Software PhotoModeler-Scanner untuk melakukan proses kalibrasi

kamera.

2. Melakukan kalibrasi kamera dengan menggunakan 12 buah foto dari 3 sisi

pengambilan gambar.

3. Berikut langkah melakukan kalibrasi kamera dengan membuka software

PhotoModelerScanner melalui Klik icon software PhotoModeler Scanner maka

akan muncul tampilan awal software, yaitu jendela Getting Started , lalu pada kotak

Click to create a new project pilih menu Camera Calibration Project.

13

4. Muncul jendela New Project Wizard pilih select photos-point based project. Pilih

direktori penyimpanan foto yang akan digunakan. Kemudian dengan mengklik icon

, memindahkan foto-foto yang akan digunakan untuk kalibrasi kamera (misalnya

12 buah foto), klik icon tersebut sampai foto-foto yang dipilih tertera pada kotak

disebelah kanannya. Kemudian klik Next.

5. Muncul jendela Automatic Camera Calibration klik Execute Calibration. Tunggu

prosesnya sampai selesai. Tanda silang merah pada foto akan hilang setelah dikalibrasi.

14

6. Setelah proses kalibrasi kamera selesai, akan muncul tampilan Automatic Camera

Calibration seperti dibawah ini. Kemudian pilih Show Report.

7. Project Status Report. pada pilihan show report akan tertera seperti di bawah ini.

8. Klik Close pada jendela automatic camera calibration, maka muncul tampilan seperti

di bawah ini. Isi nama file kalibrasi yang akan disimpan klik Yes-Add

9. Klik Project Cameras , untuk melihat data hasil kalibrasi kamera

10. Data hasil kalibrasi kamera akan muncul seperti dibawah ini.

15

3.3.2 Langkah Pemodelan 3 Dimensi

Pemodelan objek 3D menggunakan perangkat lunak Photomodeller Scanner dengan

tahapan sebagai berikut.

1. Buka Software Photomodeller Scanner. Menu Star All Program

Photomodeller Scanner

2. Pada tampilan awal jendela selanjutnya pilih Point-based project

3. Selanjutnya akan ada tampilan untuk membuka file foto yang akan dibuat 3D

model. Pada jendela tersebut tentukan lokasi file kemudian Next.

16

4. Langkah selanjutnya adalah melakukan orientasi relatif dengan cara

menentukan titik kontrol yang sama pada dua foto, kemudian di referensi.

Jumlah titik yang dibuat minimal 6 titik kontrol, seteleh direrensi langkah

selanjutnya adalah melakukan proses untuk mendapatkan koordinat foto pada

ruang objek.

a. Proses penentuan titik kontrol yang sama pada dua foto.

b. Setelah kedua titik kontrol di tandai, pada menu Referencing

Referencing Mode, Referencing mode ini merupakan metode manual.

Karena pada objek tersebut tidak ditandai titik kontrol, pilihlah titik yang

mudah dilihat seperti titik sudut kotak. Klik titik kontrol pada photo kanan

(Referencing) kemudian klik titik kontrol pada foto kiri. Lakukan satu

persatu pada semua titik.

c. Pada menu Project Proses. untuk melihat hasil orientasi relatif klik

menu 3D pada toolbar.

Toolbar 3D View

5. Setelah semua foto telah dilakukan orientasi relatif, langkah selanjutnya adalah

melakukan pemodelan 3D. Adapun caranya adalah sebagai berikut :

a. Penentuan Tie Point

Penentuan Tie point ini adalah menentukan titik-titik menyesuaikan bentuk

objek. Langkah pembuatanya sama dengan melakukan penentuan titik

orientasi relatif pada menu Referencing kemudian melakukan Prosess

pada menu Project.

b. Membuat Surface 3D

17

Setelah titit tie point dibuat, kemudian kita akan membuat surface pada

tampilan 3D view dengan menghubungkan titik-titik tersebut. Klik toolbar

Path Mode ( ) hubungkan masing-masing titik searah jarum jam,

klik kanan finish Surface

18

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1 Hasil Praktikum

4.1.1 Hasil Kalibrasi Kamera Nikon COOLPIX L840

Berikut adalah hasil kalibrasi kamera Nikon COOLPIX L840 yang telah

dilakukan dengan menggunkan foto grid kalibrasi.

4.1.2 Hasil Orientasi Relatif Objek

Adapun hasil orientasi relatif 12 foto objek pada tampilan 3D view

adalah sebagai berikut :

Data dibawah ini merukana titik koordinat orientasi relatif.

ID RMS Residual (Pixel)Large Resdual (Pxel)Photo largest ResidualPhoto X Precision Y Precision Z Precision Tightness Angle (deg.) Use In ProcessProzen

1 2.143.700.417.007 2.732.799.376.374 3 1,3,4,50.0018962751010.001165428662 0.001316592781 0.002214383653 89.491938750800 degs yes no

2 2.701.656.391.408 3.875.860.471.677 3 1,2,3,4,50.0016569125860.001153491361 0.001188640668 0.003534503018 89.891775246107 degs yes no

4 1.546.420.609.074 1.867.292.698.132 1 1,2,30.0028707321060.001674520199 0.003076297471 0.001740983873 51.879841881327 degs yes no

5 8.414.108.347.276 16.455.233.387.613 2 1,2,3,4,50.0015417135350.001055543269 0.001247983909 0.011202868868 89.777488707693 degs yes no

8 5.120.153.406.944 9.923.027.659.747 2 1,2,3,4,50.0019669556980.001276080486 0.001485326882 0.006819313432 89.028480831915 degs yes no

9 2.071.525.171.516 2.884.452.440.862 2 1,2,30.0037000482440.001827172449 0.003762435307 0.002055443658 51.547007360994 degs yes no

19 1.663.337.020.001 2.261.553.351.575 2 1,2,30.0028339899850.001377396024 0.003211412517 0.001447461245 52.157648612421 degs yes no

29 n/a n/a n/a 2 n/a n/a n/a n/a n/a yes no

30 1.091.007.748.683 1.400.888.136.013 3 1,2,30.0033231233730.001994266953 0.003181439334 0.001248742183 51.250376618455 degs yes no

31 1.676.664.123.187 3.162.400.866.282 5 3,4,5,6,7,8,90.0012663672950.000874461681 0.001153047639 0.002112596286 85.947039471554 degs yes no

32 1.581.618.717.020 2.981.510.201.306 5 3,4,5,6,7,8,90.0011476475230.000825069457 0.001084638080 0.001934783760 85.499859708399 degs yes no

33 1.448.191.542.914 2.174.076.233.109 3 3,4,5,6,7,8,90.0010596052750.000834632501 0.001085420246 0.001345163463 86.540867462538 degs yes no

51 1.025.327.029.326 2.037.288.155.000 6 3,4,5,6,7,8,90.0012110020040.000955417776 0.001249002083 0.001604017838 86.096546817405 degs yes no

62 0.994072414670 1.464.267.226.531 8 5,6,7,80.0019469679770.001074082487 0.002401498039 0.001271674743 56.218494782452 degs yes no

78 n/a n/a n/a 5 n/a n/a n/a n/a n/a yes no

123 0.841889256892 1.019.892.205.529 9 9,11,120.0026204994830.001487269229 0.002090419184 0.000794532907 82.508525071695 degs yes no

166 n/a n/a n/a 9 n/a n/a n/a n/a n/a yes no

186 0.734910794251 1.210.237.956.292 9 9,11,12 n/a n/a n/a 0.000374164896 79.569503177599 degs yes no

187 0.298015494754 0.495536637010 11 9,11,12 n/a n/a n/a 0.000296698673 81.111543038093 degs yes no

188 5.632.646.583.731 11.062.154.672.186 9 5,6,7,8,9,11,12 n/a n/a n/a 0.002671252166 86.229047588729 degs yes no

189 0.293709510233 0.305062061014 11 11,12 n/a n/a n/a 0.000310417510 32.972365505327 degs yes no

190 1.468.813.450.998 2.072.475.501.527 9 6,7,8,9,11,12 n/a n/a n/a 0.001584508882 87.182441790130 degs yes no

192 0.484348680065 0.834904852105 9 9,11,12 n/a n/a n/a 0.000398767193 81.651054629865 degs yes no

193 2.923.070.694.741 5.020.696.734.013 9 5,6,7,8,9,11,12 n/a n/a n/a 0.001486289896 88.327550055819 degs yes no

19

4.1.3 Hasil 3D View

Hasil dari 3D View dari penentuan titik manual adalah sebagai berikut

4.2 Analisa

Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan

RMS 0,2040, maximum Residual 1,2468 dan Photo Coverage 76 % dari

area yang disarankan adalah 80 %. Panjang fokus yang digunakan adalah 4

mm, sedangkan hasil kamera adalah 4,1343 mm. Terjadi pergesesan lensa

sebesar 0,1243 mm. Untuk hasil Principal point X dan Y adalah 3,1378 dan

2,2934 dari pergeseran 0. Untuk kesalakan distorsi lensa adalah K1=

0,0003988, K2= -0,0001875, K3= 0,00000, P1 = - 0,00005492, dan P2=-

0,0007592. Untuk mendapatkan hasil kalibrasi kamera yang baik hendaknya

memperhatikan cahaya yang cukup, sehingga foto yang dihasilkan dapat

terkalibrasi dengan baik.

Analisa oreintasi relatif diperoleh titik kontrol sebayak 24 titik dari 12 foto

objek. RMS terbesar yaitu 8 sedangkan RMS terkecil yaitu 0,2. Kelemahan

dari orientasi relatif ini adalah kurang akurat dalam penentuan titik kontrol,

kerena pada objek tersebut tidak ditandai titik kontrol sehingga menyulitkan

penentuan titik kontrol pada saat melakukan pengolahan data.

Jumlah titik pada pembuatan 3D objek adalah 307 titik, dengan RMS

terbesar 28 piksel dan RMS terkecil adalah 1 piksel. Untuk hasil ini

dinyatakan kurang bagus dari segi akurat data, kelemahannya terjadi pada

saat penentuan tie point yang kurang akurat. Kurang akuratnya titik tersebut

disebabkan kurang jelas antara titik yang sama pada foto yang berbeda,

karena pengaruh pencahayaan dan kualitas foto.

Kekurangan dalam pembuatan 3D objek ini ada pada lampu bagian atas,

karena bentuk yang melingkat dan pada lampu tersebut tidak ada titik

kontrol sehingga menyusahkan dalam pembuatan surface bentuk bulat.

20

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum pembuatan 3D Modelling menggunakan

Fotogrametri Jarak Dekat dengan Objek tugu lampu adalah :

Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan

RMS 0,2040, maximum Residual 1,2468 dan Photo Coverage 76 %.

Principal point X dan Y adalah 3,1378 dan 2,2934dan kesalakan distorsi

lensa adalah K1= 0,0003988, K2= -0,0001875, K3= 0,00000, P1 = -

0,00005492, dan P2=-0,0007592

Jumlah titik oreintasi relatif diperoleh titik kontrol sebayak 24 titik dari 12

foto objek. RMS terbesar yaitu 8 sedangkan RMS terkecil yaitu 0,2.

Jumlah titik pada pembuatan 3D objek adalah 307 titik, dengan RMS

terbesar 28 piksel dan RMS terkecil adalah 1 piksel

5.2 Saran

Saran yang didapat dari praktikum ini yaitu :

Untuk mendapatkan hasil kalibrasi kamera yang baik hendaknya

memperhatikan cahaya yang cukup, sehingga foto yang dihasilkan dapat

terkalibrasi dengan baik. Kualitas foto ini juga untuk memudahkan dalam

pembuatan model 3D serta mendapatan tekstur permukaan yang bagus.

Hendaknya melakukan pemasangan titik kontrol pada objek untuk

memudahkan dalam pembuatan titik tie point.

Praktikum selanjutnya harus ditemukan cara membuat model 3D bentuk

bulat.

21

DAFTAR PUSTAKA

Atkinson, 1996. Close Range Photogrametry and Machine Vision. Whiteles Publishing.

Scotland, UK

Wolf, P.R. 2000. Element Photogma

tery Second Edision.

Subramanian, R. 2007. Surveying and Levelling.Oxford University Press. New Delhi

Mikhail, E M, and Bethel, S James. 2001. Intorduction Modern Photogrammetry. Jhon Wiley

and Sons, Inc. United States of America

Mass, Hans-Gerd. 2008. Close Range Photogrametry Sensors. Advances in Photogrammetry,

Remote Sensing and Spasial Information Sciences, IPRS Congress Book. London