rekonstruksi model 3d menggunakan foto udara untuk ?· dapat menghasilkan citra atau foto udara...

Download REKONSTRUKSI MODEL 3D MENGGUNAKAN FOTO UDARA UNTUK ?· dapat menghasilkan citra atau foto udara suatu…

Post on 10-Mar-2019

214 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

REKONSTRUKSI MODEL 3D MENGGUNAKAN FOTO UDARA

UNTUK MENDUGA TINGGI OBJEK

HAFZAL HANIEF

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Rekonstruksi Model 3D

Menggunakan Foto Udara untuk Menduga Tinggi Objek adalah benar karya saya

dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun

kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah

disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Juli 2013

Hafzal Hanief

NIM G651100374

i

RINGKASAN

HAFZAL HANIEF. Rekonstruksi Model 3D Menggunakan Foto Udara untuk

Menduga Tinggi Objek. Dibimbing oleh SRI NURDIATI dan DENI

SUWARDHI.

Perkembangan teknologi kamera digital non-metrik dan Unmanned

Aerial Vehicle (UAV) membuka peluang bagi dunia fotogrametri untuk

menghasilkan peta digital 3-Dimensi (3D) dengan biaya yang efektif dan

operasional yang lebih mudah. Tujuan penelitian ini adalah merumuskan faktor

apa saja yang mempengaruhi dan menentukan ketelitian tinggi objek dari

ekstraksi model 3D hasil rekonstruksi. Kamera yang ditempatkan pada UAV

dapat menghasilkan citra atau foto udara suatu area di permukaan bumi. Pada

pemotretan udara UAV ditempatkan pada posisi tertentu menggunakan sistem

autopilot dengan menerapkan teknologi Global Postioning System. UAV

diterbangkan pada ketinggian sekitar 50 m, 60 m dan 70 m dengan tujuan untuk

mengetahui pengaruh tinggi terbang terhadap akurasi hasil rekonstruksi 3D. Dua

atau lebih foto udara yang saling overlap (bertampalan) dapat diolah menjadi

model 3D dengan menerapkan prinsip collinearity dan epipolar geometry yang

diproses menggunakan algoritme rekonstruksi 3D. Akurasi tinggi objek dari

rekonstruksi 3D menggunakan 2 foto dibandingkan dengan rekonstruksi 3D

menggunakan 3 foto.

Karena kamera digital non-metrik memiliki ketidakstabilan, maka

kalibrasi kamera sebaiknya dilakukan sebelum, pada saat dan setelah pemotretan

udara dilakukan agar kualitas ekstraksi spasial yang dihasilkan memiliki akurasi

yang baik dan terukur. Penelitian dilakukan menggunakan kamera digital Sony

NEX7 yang memiliki resolusi 24 megapiksel. UAV yang dipilih adalah

Hexacopter dan rekonstruksi 3D dilakukan menggunakan Camera Calibration

Toolbox ditambah program khusus yang dikembangkan dalam MATLAB.

Validasi tinggi objek dari model 3D dilakukan dengan membandingkan tinggi

objek hasil ekstraksi spasial dengan tinggi objek hasil pengukuran langsung

menggunakan Electronic Total Station yang memiliki akurasi dalam fraksi mm.

Akurasi tinggi objek yang dapat diperoleh pada penelitian ini mencapai fraksi

mm, kesalahan prediksi tinggi terbesar mencapai 15.2 cm pada ketinggian

terbang 70 m di atas permukaan tanah dan rata-rata persentase kesalahan relatif

sebesar 4.07.

Kata kunci: collinearity, ekstraksi spasial, epipolar geometry, rekonstruksi 3D,

UAV

ii

SUMMARY

HAFZAL HANIEF. 3D Model Reconstruction using Aerial Photo to Measure

Object Height. Supervised by SRI NURDIATI and DENI SUWARDHI.

3D reconstruction, especially for height extraction, using digital aerial

photos taken from a non-metric camera and Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is

a challenging study. The purposes of the study are to determine the factors affect

the accuracy of an objects height reveal from a 3D model and establish

procedures to deliver the optimal result. Two or more overlapping aerial photos

can be constructed into the 3D model by applying the principles of collinearity

and epipolar geometry using 3D reconstruction algorithm.

Due to the instability of non-metric digital camera, the camera must be

calibrated before 3D reconstruction is processed, in that way the quality of spatial

extraction can be then measured. The study is conducted using 24 megapixels

resolution Sony NEX7 digital camera and Hexacopter UAV. UAV was flown to a

height of 50 m, 60 m and 70 m and placed at a certain position in order to get

some height variations of camera. Camera Calibration Toolbox is utilized to

calculate intrinsik parameters of the camera and a specific program is developed

using MATLAB in order to build the 3D model and to obtain the objects height.

The result validation is done by comparing the height from 3D model with that

one measured using Electronic Total Station. The accuracy of the objects height

up to 1 mm successfully achieved, with the largest height prediction error reaches

15.2 cm at 70 m flying height above ground level and average percentage error

4.07 for 20 objects.

Key words: 3D reconstruction, collinearity, epipolar geometry, UAV

Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan

atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau

tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan

IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini

dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Komputer

pada

Program Studi Ilmu Komputer

REKONSTRUKSI MODEL 3D MENGGUNAKAN FOTO UDARA

UNTUK MENDUGA TINGGI OBJEK

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2013

HAFZAL HANIEF

Penguji dari luar Komisi Pembimbing : Dr Ir Agus Buono, MSi MKom

Judul Tesis : Rekonstruksi Model 3D Menggunakan Foto Udara untuk Menduga Tinggi Objek

Nama : Hafzal Hanief NIM : G65 11 00374

Disetujui oleh

Komisi Pembimbing

Ketua

~ Dr Den! Suwardhi, ST MT

Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Ilmu Komputer

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Lulus:

Dr a i Nurhadryani, SSi MT

Tanggal Ujian: 18 Juli 2013

Judul Tesis : Rekonstruksi Model 3D Menggunakan Foto Udara untuk Menduga

Tinggi Objek

Nama : Hafzal Hanief

NIM : G651100374

Disetujui oleh

Komisi Pembimbing

Dr Ir Sri Nurdiati, MSc

Ketua

Dr Deni Suwardhi, ST MT

Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi

Ilmu Komputer

Dr Yani Nurhadryani, SSi MT

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 18 Juli 2013

Tanggal Lulus:

iii

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa taala atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang

dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2012 ini ialah

ekstraksi spasial, dengan judul Rekonstruksi Model 3D Menggunakan Foto Udara

untuk Menduga Tinggi Objek.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Ir Sri Nurdiati, MSc dan

Bapak Dr Deni Suwardhi, ST, MT selaku pembimbing, serta Bapak Dr Ir Agus

Buono MSi, MKom dan Ibu Dr Yani Nurhadryani, SSi, MT sebagai penguji dan

telah banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada

istri, anak-anak, bapak, ibu, adik-adik serta seluruh keluarga, atas segala doa dan

kasih sayangnya, serta seluruh Dosen dan staf Departemen Ilmu Komputer IPB

serta teman-teman di Data dan Geomatika UTC PERTAMINA HULU atas kerja

sama dan dukungannya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2013

Hafzal Hanief

iv

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI iv DAFTAR TABEL v DAFTAR GAMBAR v 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 2 1.4 Manfaat Penelitian 2

1.5 Ruang Lingkup Penelitian 3 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Close-Range Photogrammetry 4 2.2 Geometri dan Pengambilan Citra Foto Digital 4 2.3 Epipolar Geometry 8 2.4 Resolusi Kedalaman dalam Pengaturan Stereo 9 2.5 Kalibrasi Kamera 11

3 METODE 13 3.1 Studi pustaka 14 3.2 Pengambilan Data 15 3.3 Alat 20

3.3.1 Kamera Digital 20 3.3.2 Multirotor 21 3.3.3 Electronic Total Station 21

3.4 Prosedur Pengolahan dan Analisis Data 23 3.4.1 Kalibrasi Kamera 23 3.4.2 Rekonstruksi 3D 25

4 HASIL DAN PEMBAHASAN 28 4.1 Hasil Kalibrasi Kamera 28 4.2 Hasil Rekonstruksi 3D 34

5 SIMPULAN DAN SARAN 51 DAFTAR PUSTAKA 52

LAMPIRAN 53

v

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Ukuran Tinggi Target 18 Tabel 3.2 Data hasil uji coba program 26 Tabel 4.1 Parameter intrinsik hasil tiga kalibrasi 29 Tabel 4.2 Parameter intrinsik kamera hasil kalibrasi dengan mengubah

konfigurasi posisi papan kalibrasi dan menggunakan foto

udara 33 Tabel 4.3 Hasil kalibrasi kamera : 6 set parameter intrinsik 34 Tabe

Recommended

View more >