Proposal Augmented Reality

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Augmented Reality merupakan penggabungan benda maya dua demensi atau tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi.

Lalu

memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata. Augmented Reality dapat diaplikasikan untuk semua indera. Selain digunakan dalam bidang-bidang seperti kesehatan, militer, industri manufaktur, juga dalam perangkat-perangkat yang digunakan orang banyak, seperti pada telepon genggam. AR merupakan salah satu bidang HCI (  Human-Computer Interaction) yang sampai saat ini sering diteliti dan terus mengalami berbagai macam perkembangan. AR sendiri sudah merambah ke berbagai macam bidang seperti kesehatan, manufaktur, hiburan, pelatihan militer, dan tak terlepas di bidang hiburan, yaitu video game. Implementasi AR terbagi menjadi empat tahap, yaitu kalibrasi kamera, image processing, estimasi pose, dan tampilan latar belakang video streaming. Dimana setiap tahap memiliki proses sendiri-sendiri. Pada tahap kalibrasi kamera terdapat proses, proyeksi perspektif matrix, dan parameter distorsi gambar. Tahap image processing terdapat proses, ukuran gambar untuk deteksi marker, pelacakan pela cakan history, dan

Akurasi v.s. Kecepatan pada

identifikasi pola. Pada tahap estimasi pose terdapat tahap, initial condition, dan estimasi akurasi. Sedangkan pada tahap tampilan latar belakang video streaming proses-prosesnya adalah Pemetaan tekstur v.s. glDrawPixels ().

Berdasarkan referensi dari “ITS Undergraduate Paper” penulis akan meneliti implementasi AR yaitu image processing khususnya deteksi marker.

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 1

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dijabarkan sebelumnya, maka dapat dirumuskan masalah-masalah yang akan dibahas : 

Bagaimana perancangan tahapan image processing Augmented Reality ?



Bagaimana implementasi tahapan image processing Augmented Reality ?

1.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah yang akan dibahas, maka dapat ditentukan batasan-batasan masalah yang akan dibahas : 

Augmented Reality dengan object 3D “Rim”.



Augmented Reality dengan object 3D “LCD Monitor”.

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 2

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality BAB II DASAR TEORI

2.1 Augmented Reality Augmented Reality merupakan upaya untuk menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual yang dibuat melalui komputer sehingga batas antara keduanya menjadi sangat tipis. Augmented Reality atau yang biasa disebut dengan AR bukan merupakan teknologi baru. Teknologi ini telah ada selama hampir 40 tahun, setelah diperkenalkan aplikasi Virtual Reality (VR) untuk  pertama kalinya. Pada saat itu, penelitian-penelitian teknologi yang dilakukan ditujukan untuk aspek hardware. Head-Mounted Display (HMD) merupakan contoh hasil dari penelitian tentang Augmented Reality pada saat itu, ini merupakan satu-satunya peralatan dasar dalam teknologiteknologi terbaru. Seiring berjalannya waktu, Augmented Reality berkembang sangat pesat sehingga memungkinkan pengembangan aplikasi ini di berbagai bidang termasuk pendidikan.

2.2 Imaga Processing Image processing adalah suatu metoda yang digunakan untuk mengolah gambar sehingga menghasilkan gambar lain yang sesuai dengan keinginan kita. Pengambilan gambar biasanya dilakukan dengan kamera video digital atau alat lain yang biasanyan digunakan untuk mentransfer gambar (scanner, kamera digital). Pengolahan gambar digital atau Digital Image Processing (DIP) adalah bidang yang berkembang sangat pesat sejalan dengan kemajuan teknologi pada industri saat ini. Fungsi utama dari Digital Image Processing adalah untuk memperbaiki kualitas dari gambar hingga gambar dapat dilihat lebih  jelas tanpa ada ketegangan pada mata, karena informasi penting diekstrak dari gambar yang dihasilakan harus jelas sehingga didapatkan gambar yang terbaik. Selain itu DIP digunakan untuk memproses data yang diperoleh dalam persepsi mesin, yaitu prosedur-prosedur yang digunakan untuk 

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 3

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality mengektraksi informasi dari gambar, informasi dalam bentuk yang cocok  untuk proses komputer.

2.3 AR Toolkit Jika OpenGL merupakan library yang digunakan dalam pembuatan grafis 3D, ARToolKit merupakan library perangkat lunak yang digunakan untuk  mengembangkan aplikasi AR.

2.4 Deteksi Marker Deteksi marker dengan menggunakan metode Hough Transform mendeteksi parameterparameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera webcam menggunakan (r = x cos(ϴ) + y sin(ϴ), r:  jarak antar garis dalam kalibrasi kamera, ϴ: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner dari titik sudut (edge) yang menghubungkan antar garis dimana semua titik sudut tersebut ditentukan sebagai

pixel.

Hough

Transform

membutuhkan

array

yang

disebut

accumulator array, array ini hanya mempunyai 1 nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, ϴ) yang memungkinkan. Setiap garis dapat dibangun dengan menghubungkan antara titik sudut (edge) yang telah ditentukan sebagai pixel tadi, dan parameter-parameter yang terkait dengan r dan ϴ menentukan nilai increment dari accumulator array. Setelah semua garisgaris yang memungkinkan diproses, nilai array yang tinggi merepresentasikan sebuah garis (marker border). Meskipun Hough Transform memiliki banyak  noise dan diskontinuitas dalam sebuah image dan belum mampu menemukan titik akhir dari sebuah garis.

2.5 Kalibrasi Kamera Kalibrasi kamera adalah salah satu langkah yang harus dilakukan dalam proses rekonstruksi 3D, dimana proses ini diperlukan untuk mendapatkan informasi parameter kamera yang digunakan untuk melakukan transformasi

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 4

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality dari 3D (world coordinate) menuju ke 2D (camera coordinate). Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk melakukan proses kalibrasi kamera. 

Photogrammetric Calibration. Proses kalibrasi kamera dilakukan dengan mengamati obyek kalibrasi dimana geometri dalam ruang 3D telah diketahui dengan sangat tepat. Umumnya, metode ini dapat dilakukan dengan sangat efisien. Obyek kalibrasi biasanya terdiri dari dua atau tiga bidang yang terletak secara orthogonal satu dengan yang lainnya.



Self Calibration. Metode-metode pada kategori ini tidak menggunakan obyek kalibrasi.

Metode ini dilakukan dengan cara menggerakkan

kamera pada pemandangan statis (static scene), yang dibatasi oleh parameter internal kamera dari perubahan letak kamera dengan menggunakan informasi yang terdapat pada gambar saja. Oleh karena itu,  jika beberapa gambar diambil oleh kamera yang sama dengan parameter internal yang sama, hubungan antara gambar-gambar yang ada cukup untuk mendapatkan parameter internal dan eksternal yang ada.

Parameter ekstrinsik menggambarkan orientasi posisi dari kamera terhadap sistem koordinat sebenarnya dalam ruang 3D (world coordinate). Berikut sistem koordinat marker:

Gambar 1. Sistem Koordinat Koordinat Marker

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 5

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality BAB III METODOLOGI

3.1 Analisa Sistem Untuk pendeteksian sebuah marker diperlukan bebeapa tahapan uji coba. Yaitu uji coba oklusi, uji coba marker, uji coba jarak, uji coba resolusi kamera, uji coba focus kamera, dan uji coba pencahayaan. Uji coba tersebut harus dilakukan untuk keberhasilan proses deteksi marker pada tahap implementasi image processing pada Augmented Reality. 3.2 Uji Coba Oklusi Untuk faktor oklusi, akan dilakukan uji coba deteksi marker ketika sebagian dari marker tertutup halangan. Pada marker tunggal, walapun posisi marker mengalami kemiringan, selama keseluruhan pola marker tidak  tertutup halangan apapun, marker akan terdeteksi dengan baik.

Gambar 2. Marker tanpa halangan

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 6

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality Namun ketika salah satu ujung dari persegi marker tertutup, walaupun bagian lain tertangkap dengan jelas dan pola di warna putih tidak terhalang apapun marker tidak akan terdeteksi.

Gambar 3. Marker terhalang terhalang

3.3 Uji Coba Marker Pada deteksi marker jika terdapat marker yang kembar seperti pada tidak  akan dapat mendeteksi secara baik (error) karena tidak boleh ada dua atau lebih pola yang yang sama terdeteksi. Dua atau lebih pola yang sama menyebabkan tracker tidak dapat menentukan posisi pola marker tersebut, sehingga menghasilkan matriks transformasi yang kacau.

3.4 Uji Coba Jarak Pada uji coba jarak, semakin dekat jarak kamera dengan marker tentunya akan mengakibatkan ukuran marker yang terdeksi semakin besar sehingga marker bias tertangkap dengan baik. Namun ketika jarak kamera dangan marker semakin jauh maka ukuran marker yang tertangkap kamera semakin kecil sehingga pola marker menjadi kabur sehingga marker menjadi tidak  terdeteksi. Salah satu permasalahan dari jarak antara kamera dan marker adalah tingkat kefokusan dari gambar yang ditangkap. Ketika mengubah-ubah posisi

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 7

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality kamera dengan marker, maka fokus kamera akan menjadi kabur yang menyebabkan marker tidak akan terdeteksi. Masalah ini tergantung dari kualitas kamera, jika pada perangkat kamera memiliki fitur autofocus maka hal ini tidak akan menjadi masalah.

3.5 Uji Coba Coba Resolusi Resolusi Kamera Kamera Pada uji coba resolusi perangkat kamera, semakin besar resolusi kamera, semakin besar piksel yang ditangkap oleh kamera. Semakin banyaknya piksel pada setiap frame, maka performa dari marker tracking akan semakin berat karena jumlah piksel yang harus dicek akan semakin banyak.

3.6 Uji Coba Coba Fokus Fokus Kamera Kamera Fokus kamera juga menentukan keberhasilan dari deteksi marker. Jika kamera tidak fokus menangkap marker seperti yang tampak, akan menyebabkan pola marker menjadi kabur dan gagal dideteksi. Pada uji coba ini, fokus kamera menjadi sangat penting untuk proses deteksi marker sehingga sebelum menggunakan aplikasi perlu diatur fokus kamera agar penangkapan objek dapat dilakukan dengan baik. Kalau perlu, kamera yang digunakan memiliki fitur autofocus sehingga ketika jarak  marker berubah-ubah, fokus kamera dapat otomatis dapat menyesuaikan.

3.7 Uji Coba Pencahayaan Dalam uji coba faktor pencahayaan, dalam melakukan deteksi marker, tidak dibutuhkan pencahayaan yang sangat terang. Pencahayaan yang sangat terang justu mengakibatkan pola marker yang dicetak pada bidang kertas menjadi silau sehingga tingkat kehitaman dari pola marker menjadi kabur ketika ditangkap oleh kamera. Hal ini tejadi ketika dilakukan uji coba ketika

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 8

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality menggunakan pencahayaan lampu didalam ruangan dimana cahaya yang dihasilkan oleh lampu ruangan sangat terang. Oleh karena itu, dalam proses deteksi marker, pencahayaan yang diberikan sebaiknya secukupnya saja namun

tidak

terlalu

gelap.

Pencahayaan

yang

secukupnya

akan

mengakibatkan warna hitam dari pola marker akan lebih tampak sehingga proses deteksi marker akan lebih baik.

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 9

Proposal Tugas Akhir Augmented Reality Referensi

http://id.wikipedia.org/wiki/Realitas_tertambah http://www.scribd.com/doc/75928016/Makalah-Augmented-Reality-1 http://net.educause.edu/ir/library/pdf/ELI7007.pdf  http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=implementasi%20grafik%20augmented %20reality&source=web&cd=4&ved=0CC8QFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.eepisits.edu%2Fuploadta%2Fdownloadmk.php%3Fid%3D992&ei=MuLtTvurLsSIrAfwuZjCA&usg=AFQjCNFQM2KexZHfFqTZnG-Ri1CtwGpOoA&cad=rja

Kartika Dwi Hapsari

105060809111003

Page 10