Kalibrasi Kamera Digital
-
Upload
muhammad-fikri-anshari -
Category
Documents
-
view
967 -
download
50
description
Transcript of Kalibrasi Kamera Digital
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