kalibrasi kamera menggunakan matlab

Kalibrasi Kamera Mengunakan Matlab Fotogrametri Dijital Kelas B

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada ada Fotog otogra rame metr tri, i, ka kame mera ra meru merupa paka kan n alat alat yang yang krus krusia iall ka karrena ena digunakan untuk menghasilkan menghasilkan photo. Hasil dari kamera dengan lensa adalah adalah citra/ima citra/image. ge. Citra Citra bersifat bersifat analog analog ataupun ataupun digital. digital. Citra Citra digital digital adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimens dimensii yang yang berk berkelanju elanjutan tan menja menjadi di gambar gambar diskr diskrit it melalu melaluii pros proses es samplin pling. g.

Denga engan n

meng mengak akib ibat atk kan

adany danya a

sens senso or

tert tertan angk gka apnya pnya

R! R!

pada

lens lensa a

"red "red,,

gree green, n,

kamera era blue blue##

dig digita ital, maup maupun un

pankromatik yang masuk kedalam lensa, dan diubah menjadi sebuah citra dengan proses proses sampling/digitasi. $amera fotogrametri tidak mempunyai lensa yang sempurna, sehingga proses perekaman yang dilakukan akan memiliki kesalahan. %leh karena itu perlu perlu dilakuka dilakukan n pengkali pengkalibras brasian ian kamera kamera untuk dapat dapat menentuk menentukan an besarnya besarnya penyimpangan&penyimpangan penyimpangan&penyimpangan yang terjadi. 'aat 'aat ini ini tela telah h ters tersed edia ia bany banyak ak soft soft(a (arre yang yang menu menunj njan ang g dala dalam m mela melak kukan ukan peng pengka kalib libra rasi sian an ka kame mera ra,, sala salah h satu satuny nya a yait yaitu u Software matlab matlab (calibr (calibrati ation on toolbo toolbox) x). %leh %leh ka karrena ena itu, itu, deng dengan an soft soft(a (arre ini ini

dihar diharapk apkan an pelak pelaku u kegiat egiatan an fotogr fotogram ametr etrii dapat dapat lebih lebih mudah mudah dalam dalam mengk mengkali alibra brasi si

kame ka mera ra

diband dibanding ingka kan n

menggu menggunak nakan an

cara cara

kalibr ka libras asii

dengan perhitungan manual. 1.2 Tujuan )dapun tujuan dari praktikum ini adalah*  +elakukan kalibrasi kamera 'ony D'C - Interior Orientation Orientation Parameters (IOP) pada  0ntuk 0ntuk menen menentuk tukan an Interior 

kamera 'ony D'C - +enentukkan error 1ector Radial dan tangensial pada foto hasil



pemotretan dengan kamera 'ony D'C - 0ntuk menghitung dan mengkoreksi mengkoreksi distorsi radial pada foto hasil



pemotretan dengan kamera 'ony D'C -. 0ntuk menghitung dan mengkoreksi mengkoreksi distorsi radial pada foto hasil pemotretan dengan kamera 'ony D'C -

1.3 Manfaat +anfaat Dilaksanakannya praktikum ini adalah sebagi berikut * a. +ahasis +ahasis(a (a 2eknik 2eknik eomati eomatika ka 32' bisa atau paham tentang tentang proses proses kalibrasi b. +ahasis +ahasis(a (a 2eknik 2eknik eomatika eomatika 32' bisa melakuka melakukan n metode&me metode&metode tode atau perhitungan untuk proses kalibrasi dengan benar

4urusan 2eknik eomatika eomatika Fakultas 2eknik 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

6


c. +ahasis(a 2eknik eomatika 32' mengetahui kesalahan&kesalahan apa saja yang dibuat jika tidak adanya proses kalibrasi kamera

BAB II DASAR TERI 2.1 !a"era Dalam ilmu fotogrametri, dilihat dari teknik pengambilan datanya, foto dibedakan menjadi dua kategori yaitu foto udara dan foto terrestrial. Pada foto terrestrial proses perekaman data "pemotretan# dilakukan di permukaan bumi. Pada metode ini kamera dapat dipegang dengan tangan, dipasang pada kaki kamera "statif#, dipasang di menara, atau alat penyangga lain yang yang dirancang secara khusus. Fotogrametri terrestrial

digunakan

untuk

pemetaan

objek&objek

khusus

yang

membutuhkan ketelitian detail seperti, bangunan, daerah galian, lubang&lubang pertambangan, timbunan material dan lain sebagainya.

4urusan 2eknik eomatika Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

7


Dalam fotogrametri kamera merupakan salah satu instrument paling penting,

karena

kamera

digunakan

untuk

membuat

foto

yang

merupakan alat utama dalam fotogrametri. %leh karena itu, dapat dikatakan pula bah(a foto yang akurat "mempunyai kualitas geometri tinggi# diperoleh dari kamera yang teliti. !aik untuk keperluan foto udara maupun foto terrestrial, kamera diklasi8kasikan menjadi dua kategori umum yaitu * a. $amera +etrik $amera metric merupakan kamera yang dirancang khusus untuk keperluan

fotogramterik.

$amera

metric

yang

umum

digunakan

mempunyai ukuran format 7 cm 9 7 cm, kamera metric dibuat stabil dan dikalibrasi secara menyeluruh sebelum digunakan. 5ilai&nilai kalibrasi dari kamera metric seperti panjang focus, distorsi radial lensa, titik utama foto diketahui dan dapat digunakan untuk periode yang lama. 0ntuk kamera metric berformat normal dikenal tiga sudut bukaan "angle eld of view#, yakni * :Dipokusumo, !!!;  5ormal )ngle "5)#, dengan panjang focus 76 mm  ide )ngle ")#, dengan panjang focus 6<7 mm, dan  'uper ide )ngle, dengan panjang focus == mm. 'ebagian besar kamera metric biasanya dirancang dengan panjang focus tetap untuk objek yang tak terhingga. 4ika kamera metric diterapkan untuk foto terrestrial "pemotretan pada jarak pendek# idak dapat menghasilkan gambar yang tajam.'ehingga diperlukan modi8kasi khusus pada panjang fokusnya agar diperoleh gambar yang tajam pada saat melakukan pemotretan pada jarak yang sangat pendek. b. $amera 5on +etrik $amera non&metrik dirancang untuk foto professional maupun pemula, dimana kualitas lebih diutamakan daripada kualitas geometrinya. $amera non&metrik memiliki dua keterbatasan utama yaitu *  $etidakstabilan eometrik +asalah terbesar penggunaan kamera non&metrik

adalah

ketidakstabilan geometric.$amera non&metrik memiliki lensa yang tidak sempurna, sehingga foto udara yang dihasilkan dari perekamaan kamera non metric mengalami kesalahan.$amera ini tidak memiliki tada&tanda 8dusial, namun dapat

dilakukan

modi8kasi untuk membuat tanda 8dusial. 'elain itu pada kamera non metric tidak diketahui secara pasti besarnya panjang focus dan posisi principal point , sehingga pengukuran pada foto udara menjadi kurang teliti. $amera non& metric dapat dikalibrasi 4urusan 2eknik eomatika Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember




dengan teknik tertentu sehingga parameter¶meter internal yang berpengaruh pada letelitian geometric foto dapat diketahui, dan 

kamera

non

metric

dapat

digunakan

untuk

aplikasi

fotogrametri. 0kuran 8lm $eterbatasan lain dalam penggunaan kamera non metric adalah terbatasnya ukuran 8lm. 0ntuk mengco1er area dengan luas dan skala yang sama, penggunaan kamera format kecil 7> mm 9 mm membutuhkan jumlah foto lebih banyak dibandingkan jika pemotretan itu dilakukan dengan menggunakan kamera metric format besar 7 cm 9 7 cm. selain itu, seringkali dalam pemetaan metode foto udara dibutuhkan foto dengan ukuran asli yang besar, sehingga penggunaan kamera format kecil menjadi

masalah. Penggunaan foto udara metric format besar 7 cm 9 7 cm akan mampu memberikan ketelitian yang baik, akan tetapi untuk area pemetaan yang relati1e kecil dipandang tidak ekonomis. Pertimbangan pengguaan kamera non&metrik untuk keperluan pemetaan "foto udara# adalah adanya e8siensi biaya pemetaan untuk area yang relati1e.'elain itu, dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, keterbatasan&keterbatasan penggunaan kamera format kecil dapat diatasi, sehingga kamera non&metrik menjadi instrument yang layak digunakan untuk foto udara. 2.2 !al#$ra%# !a"era 0ntuk memperoleh posisi D yang akurat dari sebuah foto, parameter internal dari sebuah kamera harus diketahui. Parameter internal kamera meliputi panjang focus eki1alen "panjang focus efektif di dekat pusat lensa#, panjang focus terkalibrasi, distorsi lensa "radial dan tangensial#, lokasi titik utama foto, jarak antara dua 8dusial yang berhadapan, sudut perpotongan garis&garis 8dusial dan kerataan bidang fokal. Parameter internal ini kemudian dijadikan input orientasi dalam. :"olf , 6?=; 5ilai parameter¶meter internal dapat diketahui dengan melakukan kalibrasi pada kamera udara yang akan digunakan untuk proses pemotretan. +etode kalibrasi kamera dibedakan dalam tiga kategori dasar yaitu * "6# metode laboratorium, "7# metode lapangan dan "# metode stellar . +ultikolimator dan goniometer merupakan metode kalibrasi kamera laboratorium,

kedua metode ini


masing&masing >


memerlukan alat yang khusus dan mahal. Pada metode multikolimator objek "berupa tanda silang kotak# yang akan dipotret, diletakkan diatas sebuah pelat kaca, objek tersebut diproyeksikan melalui sejumlah kolimator indi1idual yang dipasang dengan sudut

tertentu "yang

nilainya sudah diketahui# ke bidang focus kamera. Dari tanda silang kotak yang terproyeksi pada bidang focus dapat diukur panjang focus eki1alen dan radial lensa pada tiap pertambahan sudut

. Pada metode

goniometer objek berupa pelat grid yang disinari dari belakang, grid ini kemudian

diproyeksikan

melalui

lensa

kamera

pada

arah

berla(anan.'udut dimana sinar grid yang timbul, diukur dengan goniometer. !esarnya panjang focus eki1alen dan distorsi radial lensa ditentukan dengan membandingkan sudut terukur sebenarnya terhadap sudut yang benar menurut teori. $eunggulan metode bintang adalah tidak diperlukan alat khusus dan mahal. Pada metode bintang dilakukan pemotretan atas sasaran yang terdiri dari bintang yang diidenti8kasi, dilakukan pencatatan (aktu pemotretan sehingga akan diperoleh sudut perpanjangan bintang

pada letak

kamera.

'usudt ini

kemudian

dibandingkan terhadap sudut diperoleh dari pengukuran tepat atas gambar bintang.

BAB III METDL&I 3.1 'aktu (an Lka%# Praktikum dilaksanakan pada* Hari, 2anggal * $amis, 7 5o1ember 76> aktu * 67. !!3 & 'elesai @okasi * 4urusan 2eknik eomatika 32' 3.2 Alat (an Ba*an 3.2.1 Alat a. $amera 4urusan 2eknik eomatika Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

<


&a"$ar 3.1 ka"era Sn+ DS, '-3 b. 'elotip

&a"$ar 3.2 Selt#/

c. )lat 2ulis dan @aptop

&a"$ar 3.3 Alat Tul#% (an La/t/ 3.2.2 Ba*an a. Program +atlab R76a


-


&a"$ar 3.0 Matla$ b. Papan $olimator

&a"$ar 3. Pa/an !l#"atr

3.3 D#agran Al#r Mula#

Melakukan /enga"$#lan t @angkah Pengambilan ambar

Me"#n(a*kan (ata ke La/t/ Me"$uka A/l#ka%# Matla$ 6alankan Tl$74al#$ Me"#l#* 2 ft +ang (#"a%ukkan (ala" fl(er Tl$k4al#$ untuk (# /r%e%

@angkah Pengambilan 4arak TIDA!

Pr%e% kal#$ra%#

D# (a/atkan Inter#r r#entat#nPara"eter 4urusan 2eknik eomatika 8A 5IP)

Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

A


#n#% &a"$ar 3.- D#agra" Al#r Pelak%anaan /rakt#ku" *

Penjela%an D#agra" Al#r @angkah Pengambilan ambar 6. +enempelkan papan kolimator pada lantai menggunakan solasi agar •

papan kolimator tidak berubah posisi saat dilakukan pemotretan. 7. +elakukan pemotretan papan kolimator dengan kamera digital 'ony D'C - dengan posisi yang berbeda&beda berjumlah 6< foto. . +emindahkan hasil foto ke laptop untuk selanjutnya diproses dengan perangkat lunak +atlab. >. unakan aplikasi 2oolboBCalib @angkah Pengambilan jarak +etode kalibrasi yang digunakan adalah dengan $alibrasi digital •

yang dikerjakan di +atlab R76a. 3ni bertujuan untuk mengkalibrasi kamera dan mengetahui nilai Interior Orientation Parameter "3%P#, dan pada akhir pengerjaan akan didapatkan sebuah sample foto yang sudah terkalibrasidan yang belum terkalibrasi. Cara $alibrasi menggunakan 2oolbokcalib* 6. +embuka +atlab R76a

&a"$ar 3.9 A/l#ka%# Matla$ R21a 7. Foto papan kolimator yang sudah jadi dimasukkan pada folder toolboBcalib.

&a"$ar 3.: /a/an kl#"atr . @alu buka folder toolboBcalib  pilih calibgui  run


=


&a"$ar 3.; l(er Tl$7 (an Algr#t"a ,al#$gu# >. @alu akan muncul gambar seperti kemudian klik Read images.

&a"$ar 3.1 ,al#$ra%# Tl$7 <. keluar gambar di ba(ah ini lalu ketik nama foto yang akan dikalibrasi. +isalkan 3mage

&a"$ar 3.11 langka* (# 4""a( <#n(< @alu akan muncul jenis& jenis foto, pilih sesuai criteria foto. +isal jE untuk 4P dan lain sebagainya. @alu enter. 4urusan 2eknik eomatika Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

?


-. @angkah selanjutnya adalah memilih Btract grid corners,

&a"$ar 3.12 ktak ,a"era ,al#$rat#n Tl$7 A. )kan keluar gambar diba(ah*

&a"$ar 3.13 langka* /engerjaan (# 4""a( <#n(< =. @alu enter, dan akan muncul gambar foto yang akan di kalibrasi.

&a"$ar 3.10 =gure 2 ?. @alu klik dipojok G pojok grid yang diinginkan

&a"$ar 3.1 =gure 2 +ang tela* kl#k /jk>/jk 6. kemudian isi jumlah kotak pada garis  dan I dan enter


6


&a"$ar 3.1- langka* /engerjaan (# 4""a( <#n(< 66. Papan kolimator yang telah di beri rid

&a"$ar 3.19 =gure 3 67. $emudian klik Calibration

&a"$ar 3.1: langka* 4al#$rat#n


66


BAB I? HASIL DAN ANALISA 0.1 Ha%#l 0.1.1 Ha%#l Panga"$#lan t Dengan menggunakan kamera digital merk kamera 'ony D'C - yang mempunyai focal lengt# <&7< mm. kami menggunak papan kolimator berbentuk papan catur. Pada saat pengambilan foto papan kolimator harus terlihat semua, jumlah kotak yang digunakan berjumlah ->, jarak lensa kamera dari papan kolimator jangan terlalu jauh. $ami melakukan proses pengambilan foto ini sebanyak 6< kali, kemudian di kalibrasi menggunakan +atlab. 3nilah hasil pemotretan sebagai berikut *

&a"$ar 0.1 Ha%#l Penga"$#lan t 0.1.2 Ha%#l !al#$ra%# 'esuai dengan alur dan metode yang sudah dijelaskan di bab , kali ini kita akan melakukan proses kalibrasi menggunkan matlab R76a "2oolbokcalib#, dimana foto yang digunakan berjumlah 6< foto. Dimana hasilkalibrasi sebagai berikut adalah sebagai berikut*


67


&a"$ar 0.2 Ha%#l ft "enunjukkan t#a/ t#t#k +ang %u(a* terkal#$ra%# Ha%#l n#la# #nter#r r#enta%#n /ara"eter 5IP) @ Initialization of the principal point at the center of the image. Initialization of the intrinsic parameters using the vanishing points of planar patterns. Initialization of the intrinsic parameters - Number of images: 15 Calibration parameters after initialization: Focal Length: fc =  1!"#.$!%!! 1!"#.$!%!! & 'rincipal point: cc =  1151.5$$$$ %(#.5$$$$ & )*e+: alpha,c =  $.$$$$$ & = angle of piel = /$.$$$$$ 0egrees istortion: *c =  $.$$$$$

$.$$$$$

$.$$$$$

$.$$$$$

$.$$$$$ & 2ain calibration optimization proce0ure - Number of images: 15 3ra0ient 0escent iterations: 1...4...#..."...5...(...!...%.../...1$...11...14...1#...1"...15...1(...1!.. .1%...1/...4$...41...44...4#...4"...45...4(...4!...4%...4/...#$...0one stimation of uncertainties...0one Calibration results after optimization 6+ith uncertainties7: Focal Length: fc =  1%(!.4"$!$ 1%5".5"%4$ & 8  !5.%41"/ !4.($!4( & 'rincipal point: cc =  11/4.51/44 /#.414%4 & )*e+:

($#.(/(45 & 8  #5.%/!1"

alpha,c =  $.$$$$$ & 8  $.$$$$$ &

piel aes = /$.$$$$$ 8 $.$$$$$ 0egrees istortion: *c =  -$.$!!## $.#((1(

= angle of

-$.$##11

$.$$5$4

$.$$$$$ & 8  $.$5$(( $.4$1/( $.$$51! $.$$5%5 $.$$$$$ & 'iel error: err =  4."#!(/ 4.!4%$/ &


6


Note: 9he numerical errors are approimatel three times the stan0ar0 0eviations 6for reference7. 'iel error: err =  4."#!(/ 4.!4%$/& 6all active images7 Calibration results 6+ith uncertainties7: Focal Length: fc =  1%(!.4"$!$ 1%5".5"%4$ & 8  !5.%41"/ !4.($!4( & 'rincipal point: cc =  11/4.51/44 /#.414%4 & )*e+:

($#.(/(45 & 8  #5.%/!1"

alpha,c =  $.$$$$$ & 8  $.$$$$$ &

piel aes = /$.$$$$$ 8 $.$$$$$ 0egrees istortion: *c =  -$.$!!## $.#((1(

= angle of

-$.$##11

$.$$5$4

$.$$$$$ & 8  $.$5$(( $.4$1/( $.$$51! $.$$5%5 $.$$$$$ & 'iel error: err =  4."#!(/ 4.!4%$/ & Note: 9he numerical errors are approimatel three times the stan0ar0 0eviations 6for reference7. Ha%#l T#t#k /enga"$#lan ft@

&a"$ar 0.3 Anal#%#% Errr


6>


&a"$ar 0.0 Ha%#l E7tr#n%#k Para"eter 54a"era>4entere()

&a"$ar 0. Ha%#l E7tr#n%#k Para"eter 5'rl(>4entere() Ha%#l ?#%ul#a%e (#%tr%#n @


6<


&a"$ar 0.- Ha%#l ,"/lete D#%trt#n M(el

&a"$ar 0.9 Ha%#l Tangen%#al D#%trt#n


6-


&a"$ar 0.: Ha%#l Ra(#al D#%trt#n Per$an(#ngan Befre an( After

&a"$ar 0.; %e$elu" (# kal#$ra%#

&a"$ar 0.1 ga"$ar %etela* (#kal#$ra%# 0.2 Anal#%a Dari hasil $alibrasi kita mendapatkan nilai dari focal lenght yaitu sebesar 6=-A.7>A*

6=<>.<>=7. ini merupakan panjang fokus kamera yang

digunakan saat pemotretan. Hasil nilai "  , I# piBel error foto sebesar 7.>A-? * 7.A7=?, bila nilai piBel lebih besar dari 6 maka hasil kalibrasi ini masih kurang baik, beberapa faktor yang mempengaruhi nilai piBelnya besar yaitu, hasil

foto kurang jelas, pengeplotan

saaat kalibrasi kurang pas


dan 6A


penempelan papan kolimator di lantai tidak rata dan papan kolimator kusut. Dari hasil kalibrasi juga di dapat nilai radial dan tangensial $ 6, $ 7, $ , P 6, P 7nilai jarak dari pusat titik. 5ilai dari derajat ske( 'ke(* alphac J : . ;

JK

angle of piBel J ?. degrees dan nilai Distortion kc J : &.AA .--6-

&.66

.<7 . ; L : .<--

.76?-

.<6A

.<=< . ;

BAB ? PENUTUP .1 !e%#"/ulan •

$alibrasi $amera dibutuhkan untuk mendapatkan nilai focal lenght dan

•

dari sebuah kamara, agar kamera itu siap digunakan untuk

melakukan pengukuran fotogrametrik $alibrasi kamera bisa dilakukan secara manual dengan kalkulator biasa ataupun secara otomatis menggunakan aplikasi seperti +atlab

•

R76a , seperti yang saya gunakan. Dalam pengambilan foto, usahakan saat pengambilan foto yang

•

diambil melebihi =M dari luas foto. Hasil dari kalibrasi talah didapat nilai fc, eror piBcel "  , I#, $ 6, $ 7 , $ , P6, P7, nilai sudut ske(, 1isualiNe distortions dan foto sesudah

•

terkalibrasi. Dari hasil kalibrasi

•

6=-A.7>A* 6=<>.<>=7 Dari hasil kalibrasi untuk nilai eror piBcel "  , I# adalah 7.>A-? *

•

7.A7=?. Dari hasil kalibrasi telah didapat nilai sudut ske( alphac J : .

telah

didapat

nilai

focal

leght

sebesar

; JK angle of piBel J ?. degrees .2 Saran 4urusan 2eknik eomatika Fakultas 2eknik 'ipil dan Perencanaan 3nstitut 2eknologi 'epuluh 5opember

6=

Kalibrasi Kamera Mengunakan Matlab Fotogrametri Dijital Kelas B •

Papan kolimator tidak boleh kotor, sobek dan kusut, sehingga foto

•

yang di ambil biar terlihat datar. Pengambilan foto mempengaruhi besar kecilnya distorsi dan nilai

•

eror pada piBcel. 'aat proses kalibrasi pengeplotan di matlab

benar&benar pada

titik agar distorsi tidak besar.

DATAR PUSTA!A 

@igterink,.H .

6?=A .asar Fotogrametri Interpretasi Foto



;0ara . 4akarta * Penerbit 0ni1ersitas 3ndonesia +c ra(, Hill. 7. $lements of P#otogrammetr% wit# &pplication in



'IS ourt# $dition . +adison * 2he 0ni1ersity of isconsin olf, Paul R. 6?=. $lements of P#otogrammetr% . +adison * 2he

0ni1ersity of isconsin


6?

kalibrasi kamera menggunakan matlab

Recommend Documents