3D Modelling

Laporan Praktikum 3D MODEL OBJEK METODE CLOSE RANGE PHOTOGRAMETRI SARKAWI JAYA HARAHAP

NRP 3511100004

TEKNIK GEOMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur s yukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah memberi kesehatan sehingga penulis dapat meyelesaikan me yelesaikan 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: 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 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

i

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................... ......................................................... ............................................ ............................................... .............................. ..... i KATA PENGANTAR ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................ .................. i DAFTAR ISI ................................................ ...................................................................... ............................................ ............................................ .............................. ........ ii BAB 1 PENDAHULUAN ......................................... ................................................................ ............................................. .................................... .............. iii 1.1 Latar Belakang ................................................. ....................................................................... ............................................ ......................................... ................... 1.2 Rumusan Masalah .............................................. .................................................................... ............................................ ....................................... ................. 1.3 Tujuan ........................................................ .............................................................................. ............................................. ............................................. ......................... ... 1.4 Manfaat ............................................... ..................................................................... ............................................ ............................................ ................................ ..........

1 1 1 2

BAB II DASAR TEORI .......................................... ................................................................. ............................................. ....................................... ................. 3 1.1 Fotogrametri Jarak Dekat ......................................... ............................................................... ............................................. ............................... ........ 1.1.1 Reseksi Ruang ............................. .................................................... ............................................. ............................................ ................................. ........... 1.1.2 Interseksi Posisi Titik Titik Objek ........................................... ................................................................. .......................................... .................... 1.1.3 Posisi Stasiun Pemotretan dan Arah Sumbu Sumbu kamera ....................... ................................................ ......................... 2.2 Metode kalibrasi kamera .................................... .......................................................... ............................................ ....................................... ................. 2.3 Orientasi Luar Luar ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ........................ 2.4 Model 3 Dimensi ................................... ......................................................... ............................................ ............................................ .............................. ........

4 4 5 7 8 8 8

BAB III METODOLOGI ....................................................... ............................................................................. ............................................. .......................... ... 9 3.1 Waktu dan Tempat ............................................ .................................................................. ............................................ ....................................... ................. 10 3.2 Data dan Peralatan Perala tan ....................................................... ............................................................................. ............................................. ........................... .... 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 H ASIL 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............................................ 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

ii

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 ba yangan 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 mengoreksi data serta mereduksi kesalahan yang ditimbulkan saat data akuisisi dalam 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 pembuatan dan hasil kalibrasi kamera 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.

1

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.

2

BAB II DASAR TEORI 2.1 Fotogrametri 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 titiktitik. 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 dengan 300 meter. Kamera Foto ini ini mudah dicapai dicapai sehingga dapat 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 3

 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. Z. Tetapi dalam hal sumbu terestrial, sumbu x’, x’, y’ dan z’ masing-masing sejajar dengan Objek X, Z dan Y. Adapun persamaan kolinearitas terestrial adalah sebagai berikut:

   =   (( −−  ))++  (( −−  ))++ (( −−  ))    =  3 ((     ))  3 ((   ))  333 ((   )) ,,       , ,,  ,         

(2-1)

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 0  = [00 cosisn csoins ] c o s  0  s i n   = [sin0 01 co0s  ] c o s  s i n  0  = [ s0in  co0s  01]  ==  c [co ocosc sss cs osisnn  ccoosc ss csion ss ns  ssiins nns n  ssiinc nns n  csoinns ssiinc nn  csion ns ns s  ccooss sss s i nc n  c o s s s i ns n  s i n n  ] sin   sin  cos  cos  cos   

(2-2)

Matriks Rotasi keseluruhan dapat dilihat pada persamaa 2-2b

(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 orientas tion) yaitu , , , , . Posisi dan orientasi kamera diperlukan untuk penentuan posisi titik objek relatif terhadap sistem koordinat kamera.



 ,    

4

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 seremt ak untuk 6 parameter orientasi luar. Untuk titik kontrol lebih dari 3, dilakukan dengan cara hitung perataan 2.1.2 Interseksi 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. 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 mendata r 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   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



5

titik lokasi pemotretan dengan reseksi tiga titik adalah tidak diperlukan titik kontrol  berikutnya. Sedangkan kelemahannya terletak pada banyaknya 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 tit titik ik 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 ti tik kontrol horizontal A, B dan C yang tampak  pada foto vertikal nomor 1. Foto tersebut tersebut dibuat templet garis dengan menarik garis dari titik utama ke tiga t iga 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 J ika diketahui lokasi titik e, f dan g, maka tiga titik titi k 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

ℎ,   ℎ 

dengan persamaan : Elevasi = Elevasi  –  Elevasi  Elevasi



tan



 

(2-4)

6

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  distance  (c), titik pusat fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K 1, 1, K 2, 2, K 3, 3, P1, dan P 2), serta distorsi akibat perbedaan  penyekalaan dan ketidak ortogonal antara sumbe X dan Y (b 1,  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 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 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 (K 1, 1, K 2, 2, K 3). Distorsi posisi gambar disepanjang garis radial dan titik utama.Distorsi lensa biasa diekspresikan sebagai fungsi polinomial dari jarak radial terhadap titim utama foto.

=3  5  37  =() () , , 3 , , , 

(2-

5)

= Distorsi Radial = Koefisien polinomial distorsi radial = Jarak radial terhadap titik utama foto = Posisi titik pada foto (mm) = posisi titik utama foto (mm) 4. Distorsi Tangensial (P 1, P2). Distorsi posisi gambar dengan arak tegak lurus terhadap garis radial dari titik titi k utama yang disebabkan oleh kesalahan centering elemen-elemen lensa dalam satu gabungan lensa dimana tit ik pusat elemen-

 

7

elemen lensa dalam gabungan lensa tidak terletak pada sat u garis lurus. Pergeseran yang terjadi pada arah x dan y digambarkan dengan persamaan dibawah ini :

∆= = 2 (  )  2(  )(  ) ∆= = 2 (  )  2()()

(2-

6)

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 90 0 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 ) me representasikan 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 8

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 ti tik utama kamera (X0, Y0, Z0). Dan Interseksi dilakukan setelahnya untuk menentukan posisi objek di ruang 3D melalui dua buah foto  bertampalan.

9

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 10

3.3 Metodologi 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 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 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

11

2.

3.

4.

5.

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. 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. 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. Penentuan Tie Point  Penentuan Tie Point  pada  pada dua foto atau lebih dimaksudkan untuk menentukan titik-titik sampel sesuai bentuk objek. Penentuan tie point  ini  ini dilakukan secara manual pada software Photomodeller untuk mendapatkan hasil yang lebih  bagus. Titik sampel tersebut memiliki titik koordinat x, y, y, dan z. Sehingga Sehingga dapat dilakukan pemodelan 3D. Pemodelan Objek 3D Titik yang telah dibuat kemudian digabungkan untuk melihat permukan objek sesui dengan objek sebenarya di lapangan.

3.3.1 Langkah-langkah 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 project pilih menu Camera menu Camera Calibration Project.

12

4. Muncul jendela New jendela  New Project Proje ct Wizard pilih Wizard  pilih “select photosphotos- point  point based project”. 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  klik  Next .

5. Muncul jendela  Automatic Camera Calibration klik  Execute Calibration. Tunggu  prosesnya sampai selesai. Tanda silang merah pada foto akan hilang setelah dikalibrasi.

13

6. Setelah proses kalibrasi kamera selesai, akan muncul tampilan  Automatic Camera Calibration seperti dibawah ini. Kemudian pilih Show Report.

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

8. Klik Close pada Close pada jendela automatic camera calibration, calibration , maka muncul tampilan seperti di bawah ini. Isi nama file kalibrasi yang akan disimpan –  disimpan –  klik  klik Yes-Add

9. Klik Project –  Project –  Cameras  Cameras , untuk melihat data hasil kalibrasi kamera 10. Data hasil kalibrasi kamera akan muncul seperti dibawah ini.

14

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 tampilan awal jendela selanjutnya pilih Point-based project

3. Selanjutnya akan ada tampilan untuk membuka file foto yang akan dibuat 3D Next. model. Pada jendela tersebut tentukan lokasi file kemudian

15

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

16

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

17

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

1 2 4 5 8 9 19 29 30 31 32 33 51 62 78 123 123 166 186 187

MS Residual (Pixel)Large Resdual (Pxel) rgest

2.143 2.143.70 .700.4 0.417 17.00 .007 7 2.701 2.701.65 .656.3 6.391 91.40 .408 8 1.546 1.546.42 .420.6 0.609 09.07 .074 4 8.414 8.414.10 .108.3 8.347 47.27 .276 6 5.120 5.120.15 .153.4 3.406 06.94 .944 4 2.071 2.071.52 .525.1 5.171 71.51 .516 6 1.663 1.663.33 .337.0 7.020 20.00 .001 1 n/a 1.091 1.091.00 .007.7 7.748 48.68 .683 3 1.676 1.676.66 .664.1 4.123 23.18 .187 7 1.581 1.581.61 .618.7 8.717 17.02 .020 0 1.448 1.448.19 .191.5 1.542 42.91 .914 4 1.025 1.025.32 .327.0 7.029 29.32 .326 6 0.99 0.9940 4072 7241 4146 4670 70 n/a 0.841 0.84188 8892 9256 5689 892 2 n/a 0. 73 734910794251 0. 29 298015494754

2.732 2.732.79 .799.3 9.376 76.37 .374 4 3.875 3.875.86 .860.4 0.471 71.67 .677 7 1.867 1.867.29 .292.6 2.698 98.13 .132 2 16.45 16.455.2 5.233 33.38 .387.6 7.613 13 9.923 9.923.02 .027.6 7.659 59.74 .747 7 2.884 2.884.45 .452.4 2.440 40.86 .862 2 2.261 2.261.55 .553.3 3.351 51.57 .575 5 n/ a 1.400 1.400.88 .888.1 8.136 36.01 .013 3 3.162 3.162.40 .400.8 0.866 66.28 .282 2 2.981 2.981.51 .510.2 0.201 01.30 .306 6 2.174 2.174.07 .076.2 6.233 33.10 .109 9 2.037 2.037.28 .288.1 8.155 55.00 .000 0 1.464 1.464.2 .267 67.2 .226 26.5 .531 31 n/ a 1.019 1.019.89 .892.2 2.205 05.52 .529 9 n/ a 1. 1. 21 210. 23 237. 95 956. 29 292 0. 49 495536637010

3 3 1 2 2 2 2 n/ a 3 5 5 3 6 8 n/ a 9 n/ a 9 11

Photo Precision Y Precision 1,3,4,5 1,3,4,5 0189 018962 6275 751 1 0.001 0.00116 1654 5428 2866 662 2 1,2,3,4 1,2,3,4,5 ,5 0165 016569 6912 125 5 0.001 0.00115 1534 3491 9136 361 1 1,2,3 1,2,3 0287 028707 0732 321 1 0.001 0.00167 6745 4520 2019 199 9 1,2,3,4 1,2,3,4,5 ,5 0154 015417 1713 135 5 0.001 0.00105 0555 5543 4326 269 9 1,2,3,4 1,2,3,4,5 ,5 0196 019669 6955 556 6 0.001 0.00127 2760 6080 8048 486 6 1,2,3 1,2,3 0370 037000 0048 48 0.001 0.00182 8271 7172 7244 449 9 1,2,3 1,2,3 0283 028339 3989 899 9 0.001 0.00137 3773 7396 9602 024 4 2 n/a n/ a 1,2,3 1,2,3 0332 033231 3123 233 3 0.001 0.00199 9942 4266 6695 953 3 ,4,5,6,7 ,4,5,6,7,8, ,8, 0126 012663 6367 67 0.000 0.00087 8744 4461 6168 681 1 ,4,5,6,7 ,4,5,6,7,8, ,8, 0114 011476 7647 475 5 0.000 0.00082 8250 5069 6945 457 7 ,4,5,6,7 ,4,5,6,7,8, ,8, 0105 010596 9605 05 0.000 0.00083 8346 4632 3250 501 1 ,4,5,6,7 ,4,5,6,7,8, ,8, 0121 012110 1002 02 0.000 0.00095 9554 5417 1777 776 6 5,6,7 5,6,7,8 ,8 019469 019469679 679 0.00107 0.00107408 408248 2487 7 5 n/a n/ a 9,11,1 9,11,12 2 0262 026204 0499 99 0.001 0.00148 4872 7269 6922 229 9 9 n/ n/a n/ a 9, 11 11, 12 12 n /a /a n /a /a 9, 11 11,12 n /a /a n/ a

188 189 190 192 193

5. 63 632. 64 646. 58 583. 73 731 0. 29 293709510233 1. 46 468. 81 813. 45 450. 99 998 0. 48 484348680065 2. 92 923. 07 070. 69 694. 74 741

11. 06 062. 15 154. 67 672. 18 186 0. 30 305062061014 2. 2. 07 072. 47 475. 50 501. 52 527 0. 83 834904852105 5. 02 020. 69 696. 73 734. 01 013

9 11 9 9 9

, 7, 7, 8, 8, 9, 9, 11 11, 11, 12 12 , 7, 7, 8, 8, 9, 9, 11 11, 1 9, 11 11,12 , 7, 7, 8, 8, 9, 9, 11 11,

n /a /a n /a /a n /a /a n /a /a n /a /a

n /a /a n/ a n /a /a n/ a n /a /a

Z Precision 0.001 0.00131 3165 6592 9278 781 1 0.0011 0.001188 8864 6406 0668 68 0.00 0.0030 3076 7629 2974 7471 71 0.00124 0.0012479 7983 8390 909 9 0.0014 0.001485 8532 3268 6882 82 0.00 0.0037 3762 6243 4353 5307 07 0.003 0.00321 2114 1412 1251 517 7 n/ a 0.003 0.00318 1814 1439 3933 334 4 0.0011 0.001153 5304 0476 7639 39 0.001 0.00108 0846 4638 3808 080 0 0.0010 0.001085 8542 4202 0246 46 0.0012 0.001249 4900 0020 2083 83 0.00240149 0.00240149803 8039 9 n/ a 0.002 0.00209 0904 0419 1918 184 4 n/ a n /a /a n/ a

Tightness 0.002 0.00221 2143 4383 8365 653 3 0.003 0.00353 5345 4503 0301 018 8 0.001 0.00174 7409 0983 8387 873 3 0.01120 0.0112028 2868 6886 868 8 0.006 0.00681 8193 9313 1343 432 2 0.002 0.00205 0554 5443 4365 658 8 0.00 0.0014 1447 4746 4612 1245 45 n/a 0.00 0.0012 1248 4874 7421 2183 83 0.002 0.00211 1125 2596 9628 286 6 0.001 0.00193 9347 4783 8376 760 0 0.001 0.00134 3451 5163 6346 463 3 0.001 0.00160 6040 4017 1783 838 8 0.0012716 0.0012716747 74743 43 n/a 0.00 0.0007 0794 9453 5329 2907 07 n/a 0. 00 000374164896 0. 00 000296698673

n /a /a n/ a n /a /a n/ a n /a /a

0. 00 002671252166 0. 00 000310417510 0. 00 001584508882 0. 00 000398767193 0. 00 001486289896

Angle (deg.) e In Proce Prozen 89.49 89.4919 1938 3875 7508 0800 00 degs yes no 89.891 89.89177 7752 5246 4610 107 7 degs yes no 51.8 51.879 7984 8418 1881 8132 327 7 degs yes no 89.7774 89.777488 8870 7076 7693 93 degs yes no 89.028 89.02848 4808 0831 3191 915 5 degs yes no 51.5 51.547 4700 0073 7360 6099 994 4 degs yes no 52.1 52.157 5764 6486 8612 1242 421 1 degs yes no n/ a yes no 51.2 51.250 5037 3766 6618 1845 455 5 degs yes no 85.947 85.94703 0394 9471 7155 554 4 degs yes no 85.49 85.4998 9859 5970 7083 8399 99 degs yes no 86.540 86.54086 8674 7462 6253 538 8 degs yes no 86.096 86.09654 5468 6817 1740 405 5 degs yes no 56.218494 56.218494782 782452 452 degs yes no n/ a yes no 82.5 82.508 0852 5250 5071 7169 695 5 degs yes no n/ a yes no 79. 56 569503177599 d eg eg s y es es no 81. 11 111543038093 d eg egs y es es no

86. 22 229047588729 d eg eg s 32. 97 972365505327 d eg egs 87. 18 182441790130 d eg eg s 81. 65 651054629865 d eg egs 88. 32 327550055819 d eg eg s

y es es y es es y es es y es es y es es

18

no no no no no

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 ti tik kontrol sehingga menyulitkan  penentuan titik kontrol pada saat melakukan pengolahan 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 t ersebut 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. 19

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 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.

20

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

21