1
I.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi, penggunaan action camera untuk pengumpulan data geospasial menjadi sesuatu yang penting dan menjadi populer. Berbagai jenis action camera seperti GoPro Hero 3, Xiaomi Yi, dan HD 4000 telah beredar dipasaran dengan harga yang terjangkau. Pada dasarnya action camera yang merupakan kamera digital dengan karakteristik ringan, berdimensi kecil, tahan air, dan field of view (FOV) yang lebar dikembangkan untuk kegiatan olahraga maupun fotografi dasar laut. Berdasarkan karakteristiknya, penggunaan action camera mulai meluas untuk kegiatan pengumpulan data menggunakan Unmanned Aerial Vehicle (UAV), mobile mapping system, maupun kegiatan fotogrametri lainnya (Teo, 2015).
Gambar I.1 Action camera Xiaomi Yi (Xiao Yi, 2015).
Secara umum, action camera memudahkan pengguna untuk melakukan pengambilan data geospasial. Data geospasial yang dimaksud dapat berupa data model tiga dimensi. Penggunaan action camera dalam pengambilan data ini memiliki kelebihan yaitu bersifat fleksibel dan membutuhkan biaya minimal (Cruz dkk, 2015). Penggunaan action camera dalam pengambilan data dapat dilakukan dengan metode fotogrametri jarak dekat. Metode ini memungkinkan pengguna untuk mengambil data dalam rentang jarak kurang dari 300 meter (Wolf dkk, 2014).
Tiap-tiap action camera memiliki perbedaan dari segi spesifikasi seperti sensor kamera dan fokus kamera. Lensa yang digunakan berbentuk wide lens sehingga tingkat dstorsi yang dihasilkan jauh lebih besar (Balleti dkk, 2014). Hal tersebut mengakibatkan hasil perekaman suatu objek berbeda signifikan dibandingkan dengan bentuk aslinya. Untuk itu perlu dilakukan koreksi distorsi pada hasil perekaman objek. Koreksi distorsi dibutuhkan agar didapatkan data foto yang akurat. Untuk melakukan koreksi distorsi digunakan parameter-parameter geometrik lensa yang dihasilkan dari proses kalibrasi kamera. Parameter ini digunakan untuk menghilangkan distorsi dengan harapan hasil pemotretan atau foto akan mengalami distorsi minimal.
Distorsi yang terjadi pada hasil pemotretan akan berpengaruh terhadap ketelitian dari hasil pemodelan tiga dimensi. Untuk itu perlu dilakukan evaluasi ketelitian penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi dengan metode fotogrametri jarak dekat.
I.2 Identifikasi Masalah
Action camera dengan lensa kamera wide angle akan memberikan hasil pemotretan dengan tingkat distorsi yang tinggi. Distorsi tersebut merupakan faktor yang mempengaruhi tingkat ketelitian dari model tiga dimensi. Dengan demikian perlu dilakukan proses kalibrasi kamera untuk mendapatkan kondisi kamera yang ideal yaitu memiliki distorsi minimal. Di sisi lain action camera memiliki kelebihan bersifat fleksibel. Permasalahan yang diangkat pada penelitian ini adalah belum diketahuinya tingkat ketelitian action camera untuk pemodelan tiga dimensi menggunakan metode fotogrametri jarak dekat.
I.3 Pertanyaan Penelitian
Pertanyaan penelitian yang muncul dari identifikasi masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah kalibrasi kamera pada action camera dapat meningkatkan ketelitian model tiga dimensi secara signifikan?
2. Sampai sejauh mana kemampuan penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi dapat dilakukan?
3. Apakah hasil pemodelan tiga dimensi menggunakan action camera dapat menggantikan hasil pemodelan menggunakan kamera DSLR?
I.4 Cakupan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan data foto yang akan digunakan sebagai bahan pembuatan model tiga dimensi. Pengambilan data dilakukan pada tahun 2016. Model tiga dimensi dihasilkan dari perekaman objek dilapangan. Objek penenlitian adalah Candi Gebang.
Data utama penelitian adalah foto objek yang diperoleh dari ekstraksi video. Data foto kemudian digunakan sebagai data pembuatan model tiga dimensi. Untuk mendapatkan jawaban dari pertanyaan penelitian serta menghasilkan penelitian yang fokus maka diperlukan batasan batasan dalam penelitian. Batasan-batasan pada penelitian ini yaitu:
1. Objek penelitian adalah sisi selatan dan sisi timur Candi Gebang.
2. Pengambilan data menggunakan dua jenis kamera yaitu action camera (Xiaomi Yi) dan kamera DSLR (Canon 600D). Data awal yang diperoleh adalah data dalam format video.
3. Data koordinat target di lapangan diambil menggunakan total station reflectorless untuk uji ketelitian kedua buah kamera dengan menggunakan sistem koordinat UTM.
I.5 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan evaluasi ketelitian penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi menggunakan metode fotogrametri jarak dekat. Evaluasi dilakukan dengan melihat tingkat ketelitian model tiga dimensi yang dihasilkan sebelum dan sesudah proses kalibrasi action camera dan dibandingkan dengan model tiga dimensi dari kamera DSLR.
I.6 Manfaat Penelitian
Penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi diharapkan memberikan sebuah terobosan baru di dunia fotogrametri jarak dekat. Hasil evaluasi ini diharapkan menjadi pertimbangan bagi instansi-instansi terkait maupun individu
dalam melakukan pengambilan data dan informasi geospasial secara mudah,fleksibel, dan efisien.
I.7 Tinjauan Pustaka
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengambilan data fotogrametri untuk pemodelan tiga dimensi menggunakan action camera. Metode yang diterapkan dalam pengambilan data di lapangan adalah metode fotogrametri jarak dekat dengan objek berupa bangunan. Ketelitian hasil pemodelan tersebut diharapkan meningkat setelah dilakukan kalibrasi dan memiliki ketelitian yang tidak berbeda signifikan dengan kamera DSLR. Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya antara lain mengevaluasi ketelitian action camera terhadap hasil survei terestris dan pengujian terhadap berbagai macam proses kalibrasi kamera.
Balleti dkk (2014) melakukan penelitian terkait dengan berbagai macam proses kalibrasi terhadap action camera menggunakan beberapa perangkat lunak untuk keperluan fotogrametri. Hasil penelitian ini menyebutkan bahwa kalibrasi kamera dapat mengurangi distorsi yang terjadi dan meningkatkan ketelitian hasil pemodelan.
Cruz dkk (2015) melakukan penelitian yang bertujuan mengembangkan sistem fotogrametri untuk pemodelan tiga dimensi agar hasil pemodelan menggunakan action camera (GoPro) memiliki ketelitian yang hampir setara dengan data model tiga dimensi menggunakan survei terestris. Konsep utama yang digunakan adalah konsep sterioskop dengan memanfaatkan dua eksposur yang simultan untuk memproses data dari dua kamera yang menangkap gambar secara bersamaan.
Aristia (2014) melakukan penelitian tentang pembuatan model tiga dimensi kawasan cagar budaya menggunakan teknik fotogrametri jarak dekat yaitu dari data foto terestris dan foto udara kawasan Candi Sambisari. Hasil dari penelitian ini adalah data foto terestris dan data foto udara dapat digunakan untuk pemodelan tiga dimensi dan digabungkan menjadi satu model.
Janitra (2014) melakukan penelitian terkait dengan pembuatan model tiga dimensi Candi Gebang menggunakan metode fotogrametri jarak dekat. Hasil dari penelitian ini adalah akuisisi data tiga dimensi untuk objek berukuran kecil efektif dilakukan dengan metode fotogrametri jarak dekat.
Teo (2015) melakukan penelitian yang bertujuan membandingkan gambar dan video yang dihasilkan oleh beberapa action camera untuk pembentukan point cloud tiga dimensi. Penelitian ini menggunakan beberapa algoritma seperti algoritma structure from motion (SfM) dan semi-global matching (SGM).
Perbedaan penelitian yang penulis lakukan adalah dari segi objek, peralatan, maupun perangkat lunak yang digunakan dalam pengolahan data. Penulis melakukan penelitian terkait dengan tingkat ketelitian penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi dengan metode fotogrametri jarak dekat. Ketelitan tersebut dapat dievaluasi berdasarkan kenampaan objek di lapangan maupun berdasarlan geometri objek dengan melakukan uji statistik.
I.8 Landasan Teori
I.8.1 Fotogrametri Jarak Dekat
Fotogrametri seperti didefinisikan oleh American Society of Photogrammetry merupakan seni, ilmu, dan teknologi untuk memperoleh informasi yang handal mengenai objek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman, pengukuran, dan intepretasi foto maupun pola yang terekam oleh pancaran energi elektromagnetik. Istilah fotogrametri jarak dekat pada umumya digunakan untuk foto terestrial yang mempunyai jarak objek sampai dengan 300 meter (Wolf dkk, 2014). Fotogrametri jarak dekat dilakukan dengan pengukuran lapangan dalam waktu singkat tanpa ada kontak langsung dengan objek. Metode ini lebih akurat, cepat, ekonomis dan handal dibandingkan metode lain. (Yilmaz dkk, 2008). Foto terestris dibuat dengan kamera di permukaan bumi yang pada umumnya diketahui posisi dan orientasiya. Foto terestris dapat dilakukan terhadap objek yang bersifat tetap (statis) atau objek yang bergerak (dinamis). Untuk memperoleh data foto terestris objek yang bersifat tetap maupun bergerak dapat menggunakan data dalam format video.
I.8.1.1 Skenario perekaman objek. Proses perekaman objek dengan fotogrametri jarak dekat, dalam hal ini fotogrametri terestris dilakukan dengan mempertimbangkan skenario perekaman objek. Skenario yang dilakukan dalam pengambilan data fotogrametri terestris adalah perekaman secara konvergen terhadap objek. Perekaman ini dapat diterapkan dalam pengambilan data fotogrametri untuk pembuatan model tiga dimensi. Beberapa skenario yang dapat diterapkan dalam perekaman objek ditampilkan dalam gambar I.2.
Pemotretan di luar ruang
(Salah) (Benar)
Pemotretan di dalam ruang
(Salah) (Benar)
Objek terisolasi
(Salah) (Benar)
Skenario perekaman pertama dilakukan pada objek diluar ruang seperti pemotretan gedung atau objek lainnya. Posisi kamera yang benar saat perekaman adalah posisi planar. Posisi ini akan menghasilkan foto dengan kemiripan orientasi antar foto. Skenario perekaman kedua dilakukan pada objek di dalam ruang. Posisi kamera yang benar adalah posisi yang mampu mencakup keseluruhan ruang. Skenario perekaman ketiga dilakukan pada objek terisolasi. Posisi kamera yang digunakan dikenal dengan sebutan posisi konvergen. Posisi ini mampu menghasilkan konfigurasi perbandingan base/height ratio yang baik (Maharani, 2015). Pada beberapa kasus, penggunaan model stereo dari dua buah foto tidak dapat merekonstruksi objek yang kompleks, sehingga dibutuhkan jumlah foto yang banyak untuk merekonstruksi keseluruhan objek.
I.8.2 Kamera
Kamera yang digunakan dalam fotogrametri secara umum dibagi menjadi dua, yaitu kamera metrik dan kamera non metrik. Kamera metrik merupakan kamera yang memiliki ketelitian tinggi dan biasa digunakan untuk kebutuhan pemetaan dan memiliki resolusi spasial yang baik. Sedangkan kamera non metrik adalah kamera yang mengedepankan kualitas gambar yang dihasilkan. Kamera non metrik dapat dikalibrasi untuk menghilangkan kesalahan sistematik dan mendapatkan hasil yang baik berbagai terapan fotogrametri terrestrial (Wolf dkk, 2014).
Kamera non metrik yang banyak digunakan adalah jenis kamera non metrik yang menggunakan sistem digital atau dikenal dengan sebutan kamera digital. Kamera digital memiliki komponen utama yang terdiri atas lensa, sensor, dan media penyimpanan. Kamera digital menggunakan sensor optik elektrik berupa Charge-Couple Device (CCD) atau Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) (Maharani, 2015). Kamera digital dengan sensor berupa CCD mampu menghasilkan gambar dengan kualitas yang baik dibandingkan dengan sensor CMOS. Sensor CCD seringkali digunakan dalam teknologi untuk menghasilkan gambar yang baik seperti fotografi, perfilman, industri pengadaan citra, ilmu pengetahuan, dan kesehatan (Litwiller, 2001).
Jenis kamera yang termasuk dalam kamera digital adalah kamera Digital Single Lens Reflex (DSLR) dan action camera. Kamera DSLR atau kamera digital lensa
tunggal dengan refleks memiliki desain yang berbeda dari segi perjalanan cahaya menuju lensa. Cahaya yang bergerak dari satu lensa dilewatkan menuju dua tempat, yaitu bidang fokus dan viewfinder (layar yang menampilkan gambar). Kamera DSLR memiliki lensa standar atau disebut sebagai lensa normal. Selain kamera DSLR, terdapat kamera yang disebut sebagai action camera. Seiring perkembangan teknologi kamera, action camera mulai digunakan dalam dunia fotogrametri. Menurut Teo (2015), action camera adalah kamera yang memiliki karakteristik ringan, berdimensi kecil, tahan air, dan field of view (FOV) yang lebar. Kamera ini pada awalnya digunakan dalam kegiatan olahraga maupun fotografi dasar laut.
I.8.3 Geometri Kamera
Geometri proyeksi kamera memperlihatkan hubungan antara bidang gambar, pusat kamera, dan panjang fokus kamera (Axis, 2010). Model geometri proyeksi kamera digambarkan dengan panjang fokus kamera (f) yang merupakan jarak antara pusat kamera (c) dengan bidang gambar (P). Geometri proyeksi kamera dapat dilihat pada gambar I.3.
Gambar I.3 Geometri proyeksi kamera tiga dimensi (Axis, 2010 dan Maharani, 2015).
Foto yang bertampalan dibutuhkan dalam pembuatan model tiga dimensi, sehingga foto-foto tersebut akan menghasilkan geometri kamera epipolar. Geometri epipolar adalah suatu kondisi dimana dua sistem kamera terletak pada suatu garis yang sama (Axis, 2010). Geometri epipolar dapat dilihat pada gambar I.4.
Gambar I.4 Geometri epipolar dua buah kamera (Wolf dkk, 2014).
Gambar I.4 mendefinisikan bahwa geometri epipolar foto ditentukan dari dua posisi kamera yang memiliki korespondensi. Setiap bidang foto harus dapat mendefinisikan garis epipolar yang menghubungkan kedua bidang foto. Garis epipolar yang dibentuk dari dua bidang foto adalah garis pangkal L1L2.
I.8.4 Kalibrasi Kamera
Kalibrasi kamera dalam dunia fotogrametri digunakan untuk menentukan parameter-parameter geometrik lensa yang digunakan untuk memberbaiki geometri foto hasil pemotretan. Parameter geometrik lensa yang dimaksud adalah nilai konstanta orientasi dalam atau disebut sebagai IOP (Interior Orientation Parameter).
Orientasi dalam melibatkan parameter kalibrasi kamera yang memiliki informasi internal kamera. Orientasi dalam merupakan suatu proses yang memerlukan proses kalibrasi kamera, karena dalam proses ini dilakukan proses koreksi terhadap kesalahan akibat adanya distorsi lensa pada kamera dan kesalahan lainnya (Mathew, 2008). Proses kalibrasi kamera dapat menentukan besarnya penyimpangan akibat distorsi pada foto (Wolf dkk, 2014). Penyimpangan tersebut menyebabkan lokasi suatu titik pada foto akan berbeda dari kondisi sebenarnya di lapangan. Beberapa parameter orientasi dalam yang digunakan dalam proses kalibrasi kamera adalah panjang fokus lensa (f), parameter distorsi radial (K1,K2,K3), parameter distorsi tangensial (P1, dan P2), parameter distorsi parsial (b1, dan b2), dan principle point (X0,Y0) (Fraser dan
Kenneth, 2000).
Garis epipolar kanan Bidang Epipolar Garis epipolar kiri
I.8.5 Distorsi Lensa
Penggunaan kamera untuk melakukan pengambilan data fotogrametri tidak terlepas dari adanya distorsi lensa. Distorsi lensa terjadi jika cahaya berubah arah setelah melalui lensa sehingga tidak sejajar dengan arah masuk cahaya. Distorsi lensa dapat menyebabkan adanya kesalahan informasi yang diperoleh dari hasil pemotretan seperti perbedaan dimensi suatu lokasi maupun geometri objek yang terbentuk. Distorsi lensa mengakibatkan posisi gambar berubah dari posisi idealnya. Persamaan matematis yang digunakan dalam model distorsi lensa terdiri atas dua komponen, yaitu distorsi radial dan distorsi tangensial. Distorsi radial terjadi sepanjang garis radial dari titik utama. Sedangkan distorsi tangensial terjadi akibat ketidaksempurnaan dalam pembuatan dan penyelarasan sistem lensa (Wolf dkk, 2014). Distorsi radial dan distorsi tangensial pada lensa ditunjukkan pada Gambar I.5.
(a) (b)
Gambar I.5 Distorsi radial (a) dan distorsi tangensial (b) (Wolf dkk, 2014). Brown’s Camera Distortion Model merupakan model matematik yang digunakan untuk menentukan parameter deformasi lensa yang muncul pada foto. Model tersebut menggambarkan distorsi radial dan distorsi tangensial dari lensa. Persamaan distorsi yang digunakan dijelaskan dalam persamaan I.1 dan I.2 (Agisoft, 2014).
𝑥𝐴 = 𝑥(1 + 𝐾1𝑟2+ 𝐾2𝑟4+ 𝐾3𝑟6+ 𝐾4𝑟8) + 𝑃2(𝑟2+ 2𝑥2) + 2𝑃
1𝑥𝑦 ... (I.1)
𝑦𝐴 = 𝑦(1 + 𝐾1𝑟2+ 𝐾
2𝑟4+ 𝐾3𝑟6+ 𝐾4𝑟8) + 𝑃1(𝑟2+ 2𝑦2) + 2𝑃2𝑥𝑦 ... (I.2)
Dalam hal ini,
𝑥 , 𝑦 : koordinat foto relatif terhadap koordinat principle point f : panjang fokus kamera
𝐾1,𝐾2, 𝐾3, 𝐾4 : koefisien distorsi radial lensa 𝑃1, 𝑃2 : koefisien distorsi tangensial lensa
r : jarak penyimpangan dari titik A ke principle point
I.8.6 Geometri Video
Video merupakan rangkaian dari banyak frame yang merekam setiap gerakan pada objek. Pengumpulan data fotogrametri jarak dekat dengan perekaman video memiliki banyak kelebihan antara lain mampu merekam objek secara kontinyu dan efisien. Video merupakan rangkaian dari banyak frame gambar yang diputar dengan cepat sehingga terlihat menjadi satu kesatuan. Pergerakan antar frame yang terjadi sangat halus sehingga adanya jeda antar frame tidak dapat terlihat. Pergerakan video menjadi salah satu faktor yang berpengaruh pada video yang dihasilkan dari proses perekaman. Pergerakan yang umum terjadi pada kamera adalah pergeseran sepanjang sumbu horizontal dan vertikal yang disebut sebagai track dan boom. Pergeseran yang searah dengan sumbu optis kamera disebut dolly. Sedangkan perputaran pada bidang vertikal disebut pan dan perputaran pada bidang horizontal disebut tilt. Pergerakan lain yang terjadi adalah rotasi kamera yang dikenal dengan sebutan roll, dan pergerakan ketika kamera mengalami perubahan panjang fokus disebut zoom (Wang, 2002).
Objek yang direkam dalam format video akan menghasilkan lebih banyak frame. Frame yang dihasilkan dapat mencapai 25 frame per detik. Banyaknya frame mampu mengurangi kemungkinan adanya data yang hilang. Prosentase pertampalan yang digunakan pada blok udara sebesar 60 % untuk tampalan ke depan dan 20% untuk tampalan ke samping dapat digunakan di blok terestrial (Matthews, 2008).
Sistem perekaman video pada kamera menggunakan sistem yang sama seperti sistem perekaman dalam fotografi, yaitu dilakukan oleh sensor kamera CCD/CMOS. Sensor melakukan proses penyiaman terhadap objek hingga membentuk frame video dan hasilnya disimpan dalam CCD/CMOS.
Pembentukan gambar atau foto dari objek yang bergerak atau dari kamera yang bergerak mempertimbangkan ukuran objek dan kecepatan dari kamera untuk menghindari adanya motion blur. Adanya motion blur tidak dipengaruhi oleh jenis
CCD/CMOS yang ada pada kamera. Jika sebuah objek atau kamera bergerak sepanjang jarak tertentu maka akan muncul nilai exposure dan menghasilkan motion blur. Gambar atau foto yang dihasilkan dengan tingkat exposure kurang dari 10% dianggap masih layak untuk digunakan (Anonim, 2014).
I.8.7 Persamaan Kolinearitas
Penyelesaian umum untuk setiap masalah dalam fotogrametri jarak dekat atau fotogrametri terestris dapat diperoleh dengan menerapkan persamaan kolinearitas. Persamaan kolinearitas yang digunakan dijelaskan pada persamaan I.3 dan I.4 (Wolf dkk, 2014). 𝑥𝐴 = 𝑥0 − 𝑓 [𝑚𝑚11(𝑋𝐴−𝑋𝐿) + 𝑚12(𝑌𝐴−𝑌𝐿) + 𝑚13 (𝑍𝐴−𝑍𝐿) 31(𝑋𝐴−𝑋𝐿) + 𝑚32(𝑌𝐴−𝑌𝐿) + 𝑚33 (𝑍𝐴−𝑍𝐿)] ... (I.3) 𝑦𝐴 = 𝑦0− 𝑓 [𝑚21 (𝑋𝐴−𝑋𝐿) + 𝑚22(𝑌𝐴−𝑌𝐿) + 𝑚23 (𝑍𝐴−𝑍𝐿) 𝑚31(𝑋𝐴−𝑋𝐿) + 𝑚32(𝑌𝐴−𝑌𝐿) + 𝑚33 (𝑍𝐴−𝑍𝐿)] ... (I.4)
Dalam hal ini,
𝑥𝐴 , 𝑦𝐴 : koordinat titik A pada foto
𝑥0 , 𝑥0 : koordinat principle point m11……..mnn : matrik rotasi
f : panjang fokus kamera XL, YL, ZL : koordinat posisi kamera
XA, YA, ZA : koordinat titik A pada tanah
Persamaan kolinearitas terestris mengandung enam elemen orientasi luar (EOP) yaitu omega, phi kappa, XL, YL, ZL. Persamaan ini dapat digunakan untuk
menentukan posisi dan orientasi dari foto dan untuk menentukan koordinat titik yang tampak pada foto yang bertampalan. Geometri hubungan antara sistem koordinat foto dengan sistem koordinat tanah ditampilkan dalam Gambar I.6.
Gambar I.6 Geometri hubungan S.K. Foto dengan S.K Tanah (Wolf dkk, 2014). Berdasarkan Gambar I.6, 𝑥𝐴 , 𝑦𝐴 merupakan koordinat titik A pada foto, f merupakan panjang fokus kamera, XL, YL, ZL adalah koordinat posisi kamera, dan XA,
YA, ZA koordinat titik A pada tanah. Parameter tersebut digunakan dalam persamaan
kolinearitas dimana kondisi kolinearitas menyatakan kondisi dimana suatu stasiun pemotretan, sembarang titik objek, dan gambar yang dihasilkan berada dalam satu garis lurus (Wolf dkk, 2014).
I.8.8 Pemodelan Tiga Dimensi
Menurut Remondino dkk (2006), pemodelan tiga dimensi dapat dilihat sebagai proses lengkap yang dimulai dari akuisisi data dan diakhiri dengan model virtual tiga dimensi yang ditampilkan dalam computer, sementara itu pemodelan tiga dimensi dapat menjelaskan proses yang lebih lengkap dan umum untuk proses rekonstruksi objek.
I.8.8.1 Pembuatan model tiga dimensi dengan perangkat lunak Agisoft PhotoScan.
Agisoft PhotoScan merupakan perangkat lunak yang digunakan dalam pembentukan
model tiga dimensi yang berkualitas dari beberapa buah foto secara otomatis. Foto yang digunakan berasal dari berbagai posisi kamera, dengan ketentuan objek dapat direkonstruksi apabila minimal terdapat dua buah foto yang saling bertampalan (Agisoft, 2014).
Pembuatan model tiga dimensi dengan Agisoft PhotoScan melalui empat tahapan utama. Tahap pertama yaitu tahapan image matching yang disebut sebagai
Bidang foto
tahap alignment pada perangkat lunak ini. Tahap image matching merupakan tahapan yang bertujuan untuk mencari objek yang sama pada setiap foto dan menemukan posisi kamera untuk setiap foto serta untuk mendapatkan parameter kalibrasi lensa. Hasil dari tahap ini adalah sparse point cloud dan konfigurasi posisi kamera. Hasil sparse point cloud digunakan untuk mengestimasi bentuk model tiga dimensi. Tahap kedua adalah pembentukan dense point cloud berupa titik-titik yang memiliki kerapatan diatas sparse point cloud. Tahap ketiga adalah pembentukan mesh. Mesh dibentuk dari penggabungan dari sparse point cloud atau dense point cloud menjadi jaring segitiga. Tahap keempat adalah pembentukan tekstur dari objek yang dimodelkan. Tekstur model diperoleh dari foto-foto yang digunakan dalam pemodelan. Foto –foto tersebut ditampalkan pada objek berdasarkan algoritma yang digunakan dalam Agisoft
PhotoScan. Pada pilihan mapping modes yang digunakan untuk menentukan
bagaimana tekstur objek dikemas dalam atlas tekstur, beberapa algoritma yang digunakan antara lain generic, adaptive orthophoto, orthophoto, spherical, dan single photo.
I.8.9 Ground Sample Distance (GSD)
Menurut Harintaka (2012), Ground Sample Distance (GSD) adalah nilai ukuran terkecil yang mampu terekam dalam satu piksel. Hitungan untuk memperoleh nilai GSD dapat dilihat pada persamaan I.5 dan I.6.
𝐺𝑆𝐷 = 𝑆𝑃𝑆 𝑥 𝐷
𝑓 ... (I.5)
Keterangan:
SPS = sensor pixel size D = jarak objek ke kamera
f = panjang fokus yang digunakan dalam pemotretan
Nilai SPS dari masing-masing kamera dapat dihitung secara manual dengan menggunakan rumus I.12. Perhitungan nilai SPS dilakukan berdasarkan ukuran dari sensor kamera (PCMOS) yang diperoleh dari spesifikasi kamera dan ukuran dimensi
foto.
𝑆𝑃𝑆 =𝑃𝐶𝑀𝑂𝑆
𝐾 ... (I.6)
𝑃𝐶𝑀𝑂𝑆 : ukuran dimensi sensor kamera dalam mm k : ukuran dimensi sensor kamera dalam piksel
I.8.10 Root Mean Square Error (RMSE)
Peraturan Kepala Badan Informasi Geospasial (BIG) nomor 15 tahun 2014 mejelaskan secara rinci tentang perhitungan nilai RMSE (Root Mean Square Error). RMSE merupakan pengujian ketelitian posisi yang mengacu pada perbedaan komponen koordinat X,Y, dan Z antara titik uji pada gambar atau peta dengan lokasi sesungguhnya dari titik uji pada permukaan tanah. RMSE dapat digunakan untuk menggambarkan akurasi meliputi kesalahan random dan sistematik. Pengujian ketelitian posisi juga dapat dilakukan pada model tiga dimensi. RMSE pada model tiga dimensi mencakup nilai RMSE pada komponen koordinat horizontal (X,Y) dan komponen koordinat vertikal (Z). Nilai RMSE dapat dihitung menggunakan persamaan I.7 dan I.8.
RMSEℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = √
∑(𝑋1−𝑋2)2+(𝑌1−𝑌2)2
𝑛 ... (I.7)
RMSE𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑘𝑎𝑙 = √∑(𝑍1−𝑍2)2
𝑛 ... (I.8)
Dalam hal ini,
𝑋1 : nilai komponen koordinat X target di lapangan 𝑋2 : nilai komponen koordinat X target yang diuji 𝑌1 : nilai komponen koordinat Y target di lapangan
𝑌2 : nilai komponen koordinat Y target yang diuji 𝑍1 : nilai komponen koordinat Z target di lapangan 𝑍2 : nilai komponen koordinat Z target yang diuji
Ketelitian model tiga dimensi juga dapat diuji berdasarkan ukuran dimensi objek. Dimensi yang dimaksud berupa panjangan dari dua buah titik. Nilai RMSE untuk ukuran dimensi objek dapat dihitung menggunakan persamaan I.9.
RMSE𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖 = √ Σ(Δ𝑙)2
𝑛 ... (I.9)
Dalam hal ini,
Δ𝑙 : Selisih ukuran dimensi objek di lapangan dan model 𝑛 : Jumlah ukuran yang digunakan
I.8.11 Uji Signifikansi Beda Dua Parameter
Tingkat signifikansi dari suatu ukuran dapat diketahui dengan melakukan uji signifikansi terhadap objek penelitian. Dalam penelitian ini, uji signifikansi beda dua parameter dilakukan untuk mengetahui signifikansi perbedaan koordinat dari dua buah model. Uji ini dilakukan dengan membandingkan selisih nilai antara masing-masing koordinat model dengan jumlah sampel kurang dari 30.
Hipotesis awal atau H0 yang digunakan diterima jika selisih antara koordinat
model sama dengan nol, artinya koordinat model pertama tidak berbeda secara signifikan dengan koordinat model yang lain. Model matematis yang digunakan dalam uji signifikansi dijelaskan pada persamaan I.10 dan I.11 (Widjajanti, 2010).
𝑡 = | 𝑋1−𝑋2 |
√𝜎𝑋12+ 𝜎𝑥22 ... (I.10) Dalam hal ini,
t : harga fungsi normal baku 𝑋1 : nilai koordinat target model 1 𝑋2 : nilai koordinat target model 2 𝜎𝑋1 : simpangan baku koordinat model 1 𝜎𝑋2 : simpangan baku koordinat model 2
Hipotesis nol (H0) diterima jika memenuhi persamaan I.11.
𝑡 < 𝑡𝛼 2,𝑛−1
... (I.11)
I.9 Hipotesis
Berdasarkan penelitian Balleti dkk (2015), data yang dihasilkan oleh action camera memiliki tingkat distorsi yang tinggi. Besar distorsi lensa dapat diminimalkan dengan melakukan proses kalibrasi kamera. Menurut Wolf dkk (2014), kamera non metrik dapat dikalibrasi untuk mendapatkan hasil yang baik untuk berbagai terapan fotogrametri terrestrial. Dengan demikian proses kalibrasi kamera dapat meningkatkan ketelitian penggunaan action camera untuk pemodelan tiga dimensi.
