Modul 2 Fotogrametri Jarak Dekat

Modul Praktikum

[RG-141445] Fotogrametri Jarak Dekat

Disusun oleh: Husnul Hidayat, ST, MT Topik II: Multiview 3D Reconstruction — Pendefinisian Sistem Koordinat dan Orientasi Foto Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2017

Modul Praktikum [RG141445] - Fotogrametri Jarak Dekat Topik 2: Multiview 3D Reconstruction—Pendefinisian Sistem Koordinat dan Orientasi Foto

Pendahuluan Proses pemodelan 3 dimensi (3D) suatu objek dapat dilakukan dengan beragam metode. Ditinjau dari sumber datanya, pemodelan 3D dapat dilakukan berdasarkan pengukuran langsung terhadap objek maupun dengan metode fotogrametri. Dibandingkan dengan metode pengukuran langsung, metode fotogrametri memiliki beberapa kelebihan, yaitu proses pengukuran lapangan yang singkat dengan data pengukuran yang lebih banyak. Metode ini dapat diaplikasikan misalnya untuk pemodelan arsitektur bangunan menggunakan lebih dari satu foto. Namun demikian untuk mencapai model yang akurat secara geometrik, beberapa pengukuran langsung di lapangan juga perlu dilakukan. Dengan demikian model 3 dimensi yang dihasilkan memiliki akurasi yang bagus baik dari segi posisi dan orientasinya dalam system koordinat tertentu serta memiliki skala yang benar sesuai dengan kondisi asli di lapangan.

Pada praktikum ini peserta akan dikenalkan dengan konsep pemodelan objek 3 dimensi berbasis foto menggunakan banyak foto. Pemodelan 3D ini bertujuan untuk mendapatkan bentuk, ukuran, dan tampilan model 3D objek yang realistis sesuai dengan keadaan di lapangan. Proses pemodelan dilakukan dengan pendekatan multiview 3D reconstruction berdasarkan teori orientasi relatif dan orientasi absolut pada fotogrametri analitik. Praktikum kali ini lebih menitikberatkan pada prosedur orientasi relatif dan absolut foto dan belum membahas proses pemodelan objek secara detail. Diharapkan mahasiswa mampu memahami prosedur pemilihan foto, memahami proses orientasi foto, pendefinisian skala, kontrol akurasi proses orientasi foto, dan penyimpanan file project.

Setelah praktikum ini selesai, peserta akan melanjutkan pada topik praktikum selanjutnya pada lembar kerja/file project yang sama.

Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian ITS Surabaya, 2017


Data dan Peralatan Pelaksanaan praktikum ini membutuhkan beberapa data dan peralatan penunjang. Data yang digunakan disediakan oleh pengampu mata kuliah dan telah tersedia di www.share.its.ac.id (peserta harus terdaftar dalam MK. Fotogrametri Jarak Dekat untuk mengakses). Secara detail, data yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1. Data foto objek bangunan. Foto bangunan dipotret menggunakan 3 jenis kamera berbeda (Canon 550D, Infinix Zero 4, dan Sony DSC-W830). Untuk praktikum ini peserta menggunakan data foto cukup dari salah satu kamera saja. 2. Data ukuran riil panjang segmen garis objek bangunan hasil pengukuran menggunakan distometer 3. Data koordinat beberapa titik objek pada bangunan yang diukur menggunakan reflectorless total station. Sistem koordinat menggunakan sistem koordinat lokal, namun dalam praktikum ini sistem koordinat tersebut dianggap sebagai koordinat tanah (Ground ).

Sedangkan peralatan yang diperlukan dalam praktikum ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak: 1. Perangkat keras komputer atau laptop, disarankan dengan spesfikasi prosesor minimal Intel Core i3 atau yang setara dan telah memiliki kartu grafis. Peserta boleh menggunakan laptop sendiri pada saat praktikum. 2. Software Autodesk ImageModeler 2009

Tentang Autodesk ImageModeler Autodesk ImageModeler adalah salah satu perangkat lunak fotogrametri jarak dekat yang dapat digunakan untuk pemodelan 3D objek dari data foto. Aplikasi ini umumnya digunakan dalam bidang arsitektur dan reverse engineering. Aplikasi ini mampu mengolah data banyak foto dalam satu project , baik foto planar maupun foto panoramik. Secara umum alur kerja dalam Autodesk ImageModeler adalah Loading > Calibration > Measuring > Modeling > Export. Alur kerja tersebut sudah didesain sedemikian rupa sehingga pengguna tidak dapat melanjutkan pekerjaan apabila Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian ITS Surabaya, 2017


proses sebelumnya tidak diselesaikan. Detail tahapan setiap proses tersebut akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

Cara Kerja 1.

Jalankan software Autodesk ImageModeler 2009.

Gambar 1. Memulai Autodesk ImageModeler 2009

2. Tampilan awal program tampak pada Gambar 2. Program ini memiliki tampilan menu dan tools yang berubah-ubah sesuai dengan tahap pekerjaan. Hal ini akan mengurangi kebingungan pengguna pada tools yang belum tentu dipakai pada tahap tertentu.



Menu bar, toolbar

Workspace/Viewport

Gambar 2. Tampilan awal program

3. Untuk memulai project , pada tab Loading klik ikon Load Images dengan pilihan combo box Multiple:

Combo box

Load Images

Load Panoramas

Gambar 3. Proses loading foto

4. Akan muncul kotak dialog untuk memuat data foto ke dalam project . Kotak dialog ini digunakan untuk memilah-milah foto yang akan digunakan, serta memberikan informasi mengenai kamera yang digunakan pada saat pemotretan. Informasi kamera biasanya dapat terisi secara otomatis apabila file foto memiliki data EXIF yang terekam oleh kamera.



Menambahkan foto

Informasi foto

Gambar 4. Menambahkan dan mengisi informasi foto

Gambar 5. Memilih foto

Isian informasi pada foto memuat nama kamera yang digunakan dan panjang fokus kamera pada saat pemotretan. Pilih Create New Camera dan apabila pemotretan dilakukan dengan panjang fokus yang sama maka pilihan Images share the same zoom perlu dicentang. Isian panjang fokus tidak perlu dimasukkan apabila sudah terekam dalam metadata foto. Apabila sudah terisi maka klik OK.



Gambar 6. Mengisikan informasi foto

5. Selanjutnya tampilan program akan beralih secara otomatis ke tahap Calibration. Perlu diperhatikan istilah calibration di sini merujuk pada proses penentuan posisi dan orientasi setiap foto. Tampilan program selanjutnya menampilkan menu tab Calibration, Scene Browser, dan layout viewport yang dapat diatur. Menu calibration

Viewport

Scene browser

Thumbnail foto Gambar 7. Tampilan menu Calibration



6. Ubahlah tampilan layout viewport agar dapat menampilkan lebih dari satu foto dalam satu layar. Hal ini akan memudahkan proses orientasi foto dan pemodelan lanjut. Pengguna dapat melihat secara langsung dari dua sudut pandang yang berbeda. Klik menu Window > Layout > Two Side by Side Views. 7. Pada tab Calibration, klik ikon Create/Move Marker (

), kursor secara

otomatis berubah bentuk menjadi lingkaran hijau. Pada salah satu foto, kliktahan untuk menandai titik sekutu (tie point ), misalnya titik 1. Kemudian beralih ke foto lainnya, kursor berubah menjadi lingkaran putih. Kursor hijau menunjukkan penempatan locator yang sama sekali baru. Sedangkan kursor putih menunjukkan penempatan locator yang sudah ada sebelumnya.

Gambar 8. Menandai posisi titik sekutu



Klik-tahan pada foto lain tersebut untuk menandai titik yang sama (titik 1). Pada program ini, setiap titik akan secara otomatis diberi nama Locator diikuti nomor titiknya. 8. Apabila ada kesalahan penempatan titik sekutu pada salah satu foto, maka cukup klik dan geser titik yang dicurigai tersebut pada fotonya untuk ditempatkan pada posisi yang benar. 9. Untuk menghapus Locator, cukup klik pada locator titik lalu tekan Delete. Locator bisa dipilih langsung di foto maupun di Scene Browser. 10. Untuk menempatkan titik sekutu (Locator) yang sudah ada pada foto lainnya, cukup klik locator tersebut lalu klik pada posisi yang tepat di foto lainnya 11. Lakukan tahap 7 hingga 10 untuk mendapatkan jumlah titik yang cukup agar foto dapat diorientasikan. 12. Apabila jumlah titik sekutu (Locator) sudah cukup, pengguna dapat melakukan orientasi kamera dengan mengklik ikon Calibrate (

). Klik ikon ini setiap

kali hendak mengorientasikan foto, baik orientasi ulang foto yang sudah ada maupun orientasi foto yang baru. Namun perlu diperhatikan jumlah titik sekutu minimum yang diperlukan agar prosesnya berjalan lancer.

Gambar 9. Proses orientasi foto berhasil

13. Apabila hendak memasukkan jarak referensi, klik ikon Define Reference Distance (

). Lalu klik ujung-ujung locator di mana jarak yang bersangkutan Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian ITS Surabaya, 2017


akan dimasukkan. Kemudian masukkan ukuran jarak acuan yang sudah diukur di lapangan.

Gambar 10. Memasukkan jarak referensi

14. Untuk mendefinisikan arah sumbu-sumbu koordinat, klik ikon Define World Space (

) lalu geserlah titik origin pada locator yang dijadikan acuan, serta

aturlah arah sumbu X, Y, dan Z mengikuti posisi locator.



Gambar 11. Mengatur arah sumbu koordinat

Apabila posisi sumbu koordinat dirasa sudah tepat, maka klik kembali ikon Calibrate.

Gambar 12. Sumbu koordinat telah diatur ulang

15. Apabila hendak mengorientasikan foto lain (yang belum diorientasikan), pada Scene Browser klik ganda pada foto yang diinginkan (ada tanda pembeda antara foto yang sudah dan belum diorientasikan). Lalu tandai titik-titik sekutu yang diperlukan untuk mengorientasikan foto. Apabila jumlah titik sekutu sudah cukup, klik ikon Calibrate. 16. Untuk mengetahui detail setiap locator maupun foto, pengguna dapat melihatnya di bagian Scene Browser. Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian ITS Surabaya, 2017


Gambar 13. Scene Browser

17. Untuk menyimpan pekerjaan ini agar dapat dilanjutkan di lain waktu, klik menu File > Save. Lalu isikan nama project dan direktori penyimpanan. Disarankan menyimpan file project dan foto dalam folder yang sama.

Pengolahan Data dan Analisis Lakukan proses orientasi foto (minimal 4 foto) secara manual dengan menempatkan penanda (Locator) pada posisi yang baik. Kemudian dari hasil proses orientasi tersebut berikan informasi mengenai elemen orientasi luar foto (X0, Y0, Z0, ω, ϕ, κ) dan kesalahan reproyeksinya:

Foto

Ω

Φ

Κ

Residual

(dd/mm/ss)

(dd/mm/ss)

(dd/mm/ss)

(pixel)

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

X0 (meter)

Y0 (meter)

Z0 (meter)

2

…

…

3

…

… n

1

Rata-rata Minimum Maksimum RMSE



Selain itu, berikan informasi posisi 3D locator dalam sistem koordinat lmodel maupun ground seperti tabel berikut: Locator

Koordinat (model) X (meter)

Y (meter)

Koordinat (Ground)

Z (meter)

X (meter)

Y (meter)

Z (meter)

Residual (pixel)

1 2

…

…

…

…

…

…

…

3

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

n

…

…

…

…

…

…

…

Rata-rata Minimum Maksimum RMSE

Nilai RMSE (Root Mean Square Error) didefinisikan sebagai:

 2 ∑ ( − )   =1 √    Nilai RMSE yang rendah menunjukkan kesalahan yang rendah, sehingga dapat dikatakan memiliki ketelitian yang tinggi.

Tugas 1.

Lakukan proses orientasi foto sesuai dengan urutan langkah-langkah yang sudah ditunjukkan. Peserta harus mengorientasikan minimal 4 foto yang berbeda (disarankan lebih dari 4 atau mencakup semua foto yang diperlukan untuk menggambar model 3D utuh).

2.

Berapa jumlah minimal tie point yang dibutuhkan agar proses orientasi dapat dilakukan?

3.

Dari hasil proses orientasi tersebut lakukan analisis proses orientasi kamera serta analisis ketelitian titik tie point foto. Gunakan indikator residual. Lalu hitunglah RMSE ketelitian orientasi foto dan RMSE tie point. Apakah nilai tersebut menunjukkan ketelitian yang dapat diterima?



4.

Apabila diketahui koordinat beberapa locator dalam sistem koordinat model dan dalam sistem koordinat ground , bagaimana cara melakukan orientasi model 3D ke dalam sistem koordinat yang benar? Jelaskan model matematik yang digunakan dalam proses tersebut.

5.

Buatlah

laporan

dari

kegiatan

praktikum

ini

dan

kumpulkan

melalui

www.share.its.ac.id sesuai jadwal yang sudah ditetapkan oleh pengampu mata kuliah.

Referensi Autodesk. 2009. Autodesk ImageModeler 2009 User Guide. Autodesk Inc. Fraser, C. 2015. Advances in Close-Range Photogrammetry. Photogrammetric Week 2015. Wichmann/VDE Verlag, Berlin & Offenbach, 2015 Hartley, Richard I. 1995. In Defense of the 8-Point Algorithm. PDF: 1995 GECorporate Research and Development, Schenectady , NY. Longuet-Higgens, H.C. 1981. A Computer Algorithm for reconstructing a scene from two projections. Nature, 293:133-135, Sept 1981 Luhmann, T., et. al. 2006. Close Range Photogrammetry: Principles, Techniques, and Applications. Dunbeath: Whittles Publishing. Wolf, P. R., dan Dewitt, B. A. 2004. Elements of Photogrammetry: with Application in GIS. Columbus: McGraw Hill.


Modul 2 Fotogrametri Jarak Dekat

Recommend Documents