BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era informasi seperti sekarang ini, perkembangan teknologi Penginderaan Jauh dan SIG

semakin pesat.Perkembangan tersebut ditandai oleh perkembangan sensor (kamera, scanner,

hingga hiperspectral).Pengelolaan dan penanganan data, maupun keragaman aplikasinya

(Hartono, 2004).Salah satu aplikasi dari penginderaan jauh dalah pada bigang ilmu

fotogrametri.Fotogrametri ialah 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).

Seiring dengan perkembangan teknologi geospasial, fotogrametri juga semakin berkembang.

Hal ini disebabkan data-data dan informasi dari fotogrametri semakin dibutuhkan, sehingga

teknologi dibidang fotogrametri terus ditingkatkan untuk kemudahan dalam akses dan

pemrosesan datanya. Teknologi digital sudah mulai dilibatkan sejak penghujung abad ke-20.

Kegiatan fotogrametri berupa pengukuran dan pembuatan peta berdasarkan foto udara bisa

menggunakan proses program aplikasi.

Dalam fotogrametri, kamera merupakan alat yang krusial karena digunakan untuk

menghasilkan photo. Dalam proses fotogrametri, setiap pengambilan foto dengan kamera

dimungkinkan terjadinya error (salah pengoperasian/hasil). oleh karena itu, perlu dilakukan

kalibrasi kamera, agar kamera tepat dalam hasilnya. Saat ini telah tersedia software yang

menunjang dalam melakukan pengoreksian data foto, yaitu PhotoModeler 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.

1.2 Maksud dan Tujuan Praktikum

1. Mahasiswa mampu memahami proses kalibrasi pada kamera digital;

2. Mahasiswa mampu melakukan proses kalibrasi pada kamera digital, khususnya menggunakan software PhotoModeler Scanner V6.2.2.596.

1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Interior Orientation Parameter

Dalam semua kasus, element dari orientasi dalam (lokasi principle point (xp, yp) dan principle

distance (c)) harus ditentukan. Parameter ini menjelaskan posisi dari CCD sensor dengan akurat

ke proyeksi pusat. Sebagai bagian dari parameter tambahan, bukan elemen itu sendiri yang

ditentukan, tapi perubahan parameter tersebut (Δx, Δy, dan Δc):

Δxi = Δxp - Δc

Δyi = Δyp - Δc

Di mana koordinat foto ditentukan sebagai berikut:

x = x – xp

y = y – yp

z = - c

2.2 Kalibrasi Kamera

Kamera fotogrametri tidak mempunyai lensa yang sempurna, sehingga proses

perekaman yang dilakukan akan memiliki kesalahan. Oleh karena itu perlu dilakukan

pengkalibrasian kamera untuk dapat menentukan besarnya penyimpangan-

penyimpangan yang terjadi. Kalibrasi kamera adalah proses untuk mendapatkan

parameter intrinsik dan ekstrinsik kamera. Parameter intrinsik meliputi geometri internal

kamera dan parameter optik seperti focal length, koefisien distorsi lensa, faktor-faktor

skala yang tidak dapat diestimasikan dan koordinat origin gambar pada komputer.

Parameter ekstrinsik meliputi orientasi posisi kamera terhadap sistem koordinat dunia.

Hal ini meliputi tiga sudut Euler dan tiga parameter translasi.

Distorsi lensa dapat dibagi menjadi :

Distorsi radial adalah pergeseran linier titik foto dalam arah radial terhadap titik

utama dari posisi idealnya. Distorsi lensia biasa diekspresikan sebagai fungsi

polonomial dari jarak radial (dr) terhadap titik utama foto Distorsi tangensial adalah

2

pergeseran linier titik di foto pada arah normal (tegak lurus) garis radial memalui

titik foto tersebut.

Distorsi tangensial disebabkan kesalahan sentering elemen-elemen lensa dalam satu

gabungan lensa dimana titik ousat elemen-elemen lensa dalam gabuang lensa

tersebut tidak terletak pada satu garis lurus. Pergeseran ini biasa dideskripsikan

dengan 2 persamaan polonomial untuk pergeseran pada arah x (dx) dan y (dy).

Kalibrasi kamera dapat dilakukan dengan berbagai metode. Secara umum kalibrasi

kamera biasa dilakukan dengan tiga metode, yaitu laboratory calibration, on-the-job

calibration dan self-calibration (Atkinson, 1987). Metode lain yang dapat digunakan

antara lain analytical plumb-line calibration dan stellar calibration (Fryer, 1989).

Laboratory calibration dilakukan di laboratorium, terpisah dengan proses pemotretan

objek. Metode yang termasuk di dalamnya antara lain optical laboratory dan test range

calibration. Secara umum metode ini sesuai untuk kamera jenis metrik.On-the-job

calibration merupakan teknik penentuan parameter kalibrasi lensa dan kamera dilakukan

bersamaan dengan pelaksanaan pemotretan objek. Pada self-calibration pengukuran titik-

titik target pada objek pengamatan digunakan sebagai data untuk penentuan titik objek

sekaligus untuk menentukan parameter kalibrasi kamera.

2.3 PhotoModeler Scanner

Photomodeler Scanner adalah software fotogrametri yang menyediakan

pemodelan berdasarkan gambar (image) untuk pengukuran yang akurat serta model 3D

dalam bidang engineering, arsitektur, film, forensik, kebudayaan, dan lain-lain.

Photomodeler Scanner menyediakan utilitas untuk menciptakan pengukuran dan model

3D yang akurat dan berkualitas tinggi dari kumpulan foto. Proses ini disebut dengan

scanning 3D berbasis foto.

PhotoModeler Scanner adalah sebuah scanner 3d yang menyediakan hasil yang

serupa dengan 3s laser scanner. Proses scanning 3d ini menghasilkan point cloud yang

padat dari textur permukaan fotografi dari berbagai ukuran PhotoModeler dasar ditambah

kemampuan untuk melakukan Dense Surface modelling (DSM), scanning 3d dan

Smartmatch.

3

SmartMatch menyediakan pemasangan proyek yang efisien dimana tidak ada

target yang terkode dibutuhkan. Dense Surface Modelling digunakan dalam berbagai

aplikasi di mana sejumlah besar titik-titik 3D diperlukan. Surface yang dimodelkan

tersebutmemerlukan tekstur random atau natural. Kebanyakan aplikasi dimana 3d laser

scanner bekerja, DSM akan bekerja juga.

Beberapa aplikasi dari DSM antara lain:

Arkeologi

Arsitektur dan preservasi

Seni/Museum/Kuratorial

Teknik Sipil

Film dan Animasi

Forensik

Teknik Mesin dan Pengukuran bersifat industri

Obat-obatan

Pertambangan, ekskavasi, dan geoteknik

PhotoModeler Scanner mengekspor point cloud 3d dan jaring triangulasi dalam

format berikut: .stl, .ply, .txt, .iv, .facet.

4

BAB III

METODOLOGI DAN PELAKSANAAN

3.1 Alat dan Bahan

Kamera NIKON D5100

Tripod kamera

Selotip

Grid

Software PhotoModeler Scanner V6.2.2.596

3.2 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Praktikum fotogrametri digital Kalibrasi Kamera Digital dilaksanakan pada:

Hari/Tanggal : Rabu, 28 November 2012

Pukul : 05.00 – 05.30 BBWI

Tempat : Ruang kelas GM-104

Alat

3.3 Langkah Kerja

Adapun tahapan dalam melakukan kalibrasi kamera digital adalah:

1. Siapkan grid dengan menempelkan grid pada lantai menggunakan selotip;

2. Lakukan pengambilan grid menggunakan kamera secara berurutan dengan sudut

pengambilan horizontal masing-masing sisi, dilanjutkan dengan posisi kamera 900 ke

kanan masing-masing sisi, dan dilanjutkan dengan posisi 900 ke kiri masing-masing sisi;

3. Lakukan kalibrasi foto dengan menggunakan perangkat lunak (software) PhotoModeler

Scanner V6.2.2.596, dengan tahapan sebagai berikut:

5

a. Buka Software PhotoModeler Scanner V6.2.2.596

b. Pilih Camera Calibration Project,

6

c. Pada jendela dialog New Project Wizard, pilih lokasi photo, pilih foto yang

dikalibrasi, klik tombol àklik tombol “Next”, selnjutnya muncul jendela seperti

berikut;

7

d. Klik “Execute Calibration”, tunggu sampai proses selesai,

Setelah komputer selesai memproses data, maka akan muncul tampilan sebagai

berikut:

8

Jika ingin menampilkan “Project Status Report” klik “Show Report”, maka akan

muncul tampilan sebagai berikut;

9

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1 Hasil

4.1.1 Automarking Camera Caliberation

Dalam hal ini, hasil yang ditampilkan adalah jumlah titik yang terekam pada saat

pengambilan foto. Titik bisa berupa grid pada gambar, debu-debu di sekitar gambar,

bahkan hewan-hewan kecil yang melintas pada saat pengambilan gambar.

Berikut hasilnya:

10

4.1.2 Project Status Camera Caliberation Report

Problems and Suggestions (1)Project Problems (1)The total photo area covered by points is 77%, which is less than the recommended 80%.

Information from most recent processing Last Processing Attempt: Wed Nov 28 22:49:55 2012 PhotoModeler Version: 6.3.3.794 - final,full Status: successful Processing Options Orientation: off Global Optimization: on Calibration: on (full calibration) Constraints: off Total Error Number of Processing Iterations: 3 Number of Processing Stages: 2 First Error: 1.045 Last Error: 1.032 Precisions / Standard Deviations Camera Calibration Standard Deviations Camera1: NIKON D5100 [35.00] Focal Length Value: 35.396917 mm

11

Deviation: Focal: 0.002 mm Xp - principal point x Value: 12.374252 mm Deviation: Xp: 0.004 mm Yp - principal point y Value: 8.066057 mm Deviation: Yp: 0.001 mm Fw - format width Value: 24.217545 mm Deviation: Fw: 9.3e-004 mm Fh - format height Value: 16.048951 mm K1 - radial distortion 1 Value: 1.158e-005 Deviation: K1: 3.7e-007 K2 - radial distortion 2 Value: 1.191e-008 Deviation: K2: 1.5e-009 K3 - radial distortion 3 Value: 0.000e+000 P1 - decentering distortion 1 Value: -1.841e-006 Deviation: P1: 1.1e-006 P2 - decentering distortion 2 Value: 0.000e+000

Quality Photographs Total Number: 12 Bad Photos: 0 Weak Photos: 0 OK Photos: 12 Number Oriented: 12 Number with inverse camera flags set: 0 Cameras Camera1: NIKON D5100 [35.00] Calibration: yes Number of photos using camera: 12 Average Photo Point Coverage: 77% Photo Coverage Number of referenced points outside of the Camera's calibrated coverage: 0 Point Marking Residuals Overall RMS: 0.134 pixels Maximum: 0.439 pixels

12

Point 84 on Photo 11 Minimum: 0.112 pixels Point 72 on Photo 5 Maximum RMS: 0.278 pixels Point 8 Minimum RMS: 0.072 pixels Point 22 Point Tightness Maximum: 0.00035 m Point 10 Minimum: 9.2e-005 m Point 72 Point Precisions Overall RMS Vector Length: 3.46e-005 m Maximum Vector Length: 3.97e-005 m Point 2 Minimum Vector Length: 3.37e-005 m Point 44 Maximum X: 2.14e-005 m Maximum Y: 2.16e-005 m Maximum Z: 2.54e-005 m Minimum X: 1.76e-005 m Minimum Y: 1.77e-005 m Minimum Z: 2.23e-005 m

4.1.3 Total Error

13

4.1.4 Camera Viewer

4.2 Analisa

Berdasarkan data yang pertama, yaitu Automarking Camera Caliberation, seharusnya

jumlah titik yang tertangkap oleh kamera adalah 10 kolom X 10 baris, yaitu 100 point,

namun dari data yang didapat melebihi 100 point (rata-rata 101 point), hal ini terjadi

karena adanya debu-debu di sekitar gambar, bahkan hewan-hewan kecil yang melintas

pada saat pengambilan gambar.

Solusi:

Pada saat pengambilan gambar, usahakan agar 100 point pada grid tepat di pojok layar

pada kemera.

14

Berdasarkan data yang kedua, Project Status Camera Caliberation Report, total dari

area foto yang tercover dengan titik adalah 77%, sedangkan yang direkomendasikan

adalah 80%.

Panjang focus sebenarnya adalah 35,0000, sedangkan kamera yang digunakan panjang

fokusnya adalah 35,3969. Ada selisih 0,3969, dengan standar deviasi untuk focal length

adalah 0,002 mm.

Dari pengamatan, didapatkan beberapa parameter dari kalibrasi kamera, yaitu:

Focal Length, Xp - principal point x, Yp - principal point y, Fw - format width, Fh -

format height, K1 - radial distortion 1, K2 - radial distortion 2, K3 - radial distortion 3,

P1 - decentering distortion 1, P2 - decentering distortion 2

Dilihat dari principal point (Xp,Yp), ada nilai deviasi untuk koordinat tersebut,

sehingga ada perubahan posisi terhadap eksposure.

15

BAB V

SARAN DAN KESIMPULAN

5.1 Saran

Usahakan kuasai terlebih dahulu materi yang akan dipraktekkan.

Fokus kamera tidak boleh berubah-ubah, dan posisi kamera sesaat sebelum pengalbilan

gambar harus stabil (disarankan memakai tripod)

Saat pengambilan gambar,diusahakan di ruangan dengan kondisi cahaya yang mencukupi

serta fokus kamera yang tepat.

5.2 Kesimpulan

PhotoModeler dapat melakukan kalibrasi kamera dengan hasil yang lebih baik.

Hasil dari kalibrasi tersebut menunjukkan perkiraan panjang fokus sebesar 35.3969 mm.

Nilai RMS maximum = 0.00035 m dan RMS minimum = 0.000092 m.

Dengan demikian kamera tersebut dapat digunakan untuk keperluan pemetaan udara

16

DAFTAR PUSTAKA

Ligterink,G.H . 1987 . Dasar Fotogrametri Interpretasi Foto Udara . Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia.

http://dharmasamaja.blogspot.com/2010/03/kalibrasi-kamera.html diakses tanggal 13 Desember 2011 pukul 19.00 WIB

http://www.photomodeler.com/products/pm-scanner.htm diakses tanggal 13 Desember 2011 pukul 19.30

17

LAMPIRAN

HASIL FOTO

18

19

Dokumentasi

20

21