BAB IV UJI PENENTUAN POSISI TIGA DIMENSI BUAH JERUK LEMON PADA TANAMANNYA

(1)

BAB IV

UJI PENENTUAN POSISI TIGA DIMENSI BUAH JERUK

LEMON PADA TANAMANNYA

A. Pendahuluan

Latar belakang

Robot selain diterapkan untuk dunia industri dapat juga diterapkan untuk dunia pertanian. Studi yang berkaitan dengan aplikasi robot untuk penanganan material tanaman dalam produksi hortikultura dilakukan oleh Ting et al. (1996) dalam Kondo et al. (1996).

Penentuan posisi tiga dimensi dari obyek pertanian merupakan hal yang kompleks. Dengan diperolehnya sistem yang dapat diterapkan untuk menentukan posisi tiga dimensi dari obyek, maka sistem ini dapat diterapkan sebagai indra bagi manipulator robot dalam melakukan aksinya. Metode perhitungan posisi buah pada tanamannya seperti pada Gambar 32 untuk robot pemanen tomat telah dilakukan oleh Kawamura et al. (1984) dan robot pemanen jeruk orange jepang oleh Fujiura et al. (1990) dalam Kondo et al. (1996).

Studi tentang pemanenan dengan robot untuk mengantisipasi masa depan dunia pertanian. Perkembangan teknik dan metode dalam pemanenan merupakan hal yang perlu dikembangkan terus menerus. Hal ini sesuai dengan tuntutan konsumen yang menginginkan produk pertanian yang berkualitas. Dalam beberapa tahun terakhir studi tentang pemanenan dengan robot juga dilakukan oleh Harrel et al. (1990), Okamoto et al. (1992), Kondo et al. (1992), Kondo et

al. (1993a), Arima et al. (1994) dalam Kondo et al. (1996). Kebanyakan dari

penelitian ini dilakukan dalam lingkungan yang diproteksi seperti rumah kaca (greenhouse) dan plant factories. Sensor dan robot ini didisain untuk memanen tomat, anggur, timun, buah jeruk, buah-buahan dan sayuran lain.

Sistem deteksi merupakan bagian penting dalam pemanenan dengan robot. Selain pergerakan robot, maka sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan obyek merupakan hal yang penting. Studi tentang aplikasi sensor mesin vision (machine vision ) yang digunakan sebagai pemandu robot telah dilakukan oleh Kondo and Endo (1987a, 1987b, 1988) Slaughter and Harrel

(2)

(1987, 1989), Okamoto et al.(1992), Fujiura et al.( 1992), Kondo et al. (1994a.) dalam Kondo et al. (1996).

Tujuan Penelitian

Tujuan utama dari penelitian ini adalah menerapkan dan menguji formulasi penentuan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya untuk manipulator robot. Posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya meliputi jarak antara titik pusat bagian depan sens or kamera ke titik pusat bagian depan buah jeruk lemon (arah sumbu z) dan koordinat (arah sumbu x dan y) dari titik pusat bagian depan buah jeruk lemon ke titik pusat bagian depan sensor kamera.

Formulasi penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya menggunakan kamera telah didapat pada tahap penelitian sebelumnya. Untuk penentuan jarak sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (arah sumbu z) digunakan rumus 10. Untuk penentuan koordinat buah jeruk lemom pada tanamannya arah sumbu x dan y digunakan rumus 11 dan rumus 12.

Untuk mencapai tujuan tersebut di atas, dilakukan dua tahap kegiatan. Tahap pertama dilakukan uji penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya secara random dengan menggunakan sembarang pergeseran kamera pada kisaran geseran antara 3 cm hingga 12 cm. Tahap kedua dilakukan uji penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pola posisi yang telah ditentukan. Untuk mendeteksi jarak dan posisi buah jeruk lemon tersebut, dilakukan dengan pergeseran kamera tertentu, yaitu masing-masing sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm.

Tujuan penelitian pada tahap pertama adalah untuk menguji rumus penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan secara random. Sedangkan tujuan penelitian pada tahap kedua adalah untuk melihat respon sistem deteksi ini jika posisi buah jeruk lemon pada tanamannya diletakkan pada posisi tertentu dan dengan pergeseran kamera tertentu pula. Hal lain yang ingin dicapai pada pengujian kedua ini adalah untuk melihat jangkauan maksimum sistem deteksi ini pada koordinat arah lateral minimum (-x) dan arah

(3)

lateral maksimum (+x), juga pada arah vertikal minimum (-y) dan arah vertikal maksimum (+y). Uji tahap pertama dan tahap kedua juga bertujuan untuk melihat fleksibilitas pergeseran kamera yang digunakan sebagai sensor sistem deteksi pada saat penentuan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya.

B. Bahan dan Metode

Waktu dan Tempat

Pelaksanaan uji sistem deteksi untuk menentukan posisi tiga dimensi dari obyek buah jeruk lemon pada tanamannya ini dilakukan di laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilaksanakan mulai bulan April 2005 sampai Desember 2005.

Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman jeruk lemon yang memiliki buah matang (usia ≥ 120 hsbm). Tanaman ini dibudidayakan di dalam pot dengan ketinggian diatur maksimal 2 meter. Pot berisi tanaman jeruk lemon ini diletakkan di depan sensor kamera yang sudah dipasang pada manipulator robot pemanen seperti pada Gambar 51. Uji penentuan posisi tiga dimensi antara sensor kamera dengan buah jeruk lemon pada tanamannya dilakukan untuk arah sumbu z dan koordinat arah sumbu x dan y. Titik awal pengukuran dimulai dari titik tengah bagian depan sensor kamera, seperti ditunjukkan pada Gambar 51.

Pengaturan cahaya dilakukan untuk perekaman citra menggunakan kamera. Sebelum proses pengambilan citra dimulai, maka pengaturan cahaya dilakukan agar didapat hasil citra yang sesuai dengan kondisi alami. Penggaris dan alat ukur lain disiapkan untuk mengukur jarak antara titik tengah bagian depan lensa sensor kamera dengan titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya.

Untuk pengukuran jarak (arah sumbu z) dan posisi (koordinat sumbu x dan y ) buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap sensor kamera maka digunakan alat bantu benang yang diberi bandul. Fungsi dari benang dengan bandul ini adalah untuk menentukan posisi titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada

(4)

tanamannya terhadap bidang datar dudukan manipulator yang telah diberi kertas milimeter dan dibantu penggaris.

+y -y -x +x +z kamera (0,0,0)

Gambar 51 Tanaman jeruk lemon di depan sensor kamera yang dipasang pada manipulator robot D cm n cm 80 cm Buah jeruk lemon Jarak se nsor ka mera ke benda u ji Bidang datar dudukan manipulator Perge_seran kam_era

(5)

Alat bantu selang yang diberi air (water pass) untuk mengetahui koordinat arah sumbu y dari titik te ngah bagian depan buah jeruk lemon terhadap titik tengah bagian depan sensor kamera. Dengan cara ini maka koordinat arah sumbu y dari titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap titik tengah bagian depan lensa sensor kamera dapat diketahui dengan tepat. Sedangkan benang yang diberi bandul berfungsi untuk menentukan titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap bidang datar dudukan manipulator yang telah diberi diberi kertas milimeter block. Dengan cara ini maka posisi arah sumbu z, x, dan y dari buah jeruk lemon pada tanamannya dapat diketahui dengan tepat.

Alat utama yang digunakan untuk perhitungan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya adalah seperangkat komputer pengolah citra yang terdiri dari CPU, program pengolah citra, dan bingkai penangkap citra yang dihubungkan dengan sensor kamera.

Pada proses pengolahan citra, perhitungan koordinat arah sumbu x dan y dimulai dari koordinat (0,0) pixel. Koordinat (0,0) pixel ini merupakan penyede rhanaan dari koordinat titik pusat sensor kamera yang sesungguhnya pada (128,96) pixel (lihat Gambar 34). Hal ini dilakukan untuk mempermudah perhitungan pengolahan citra dan penerapannya pada manipulator robot.

Dari penjelasan di atas, maka koordinat x akan memiliki selang – x hingga + x dan koordinat y akan memiliki selang – y hingga + y. Nilai negatif (-) di sini hanya menunjukkan arahnya saja, sedangkan nilai jaraknya sendiri tetap positif (+). Untuk hasil perhitungan jarak arah sumbu z hanya memiliki nilai positif (+). Ilustrasi bingkai kamera untuk perhitungan posisi arah sumbu x dan y ditampilkan pada Gambar 53.

Dari uraian di atas, maka bingkai citra kedua merupakan acuan untuk perhitungan posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon pada tanamannya dengan menggunakan rumus perhitungan posisi tiga dimensi. Untuk pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya, maka posisi terakhir (kedua) titik tengah bagian depan sensor kamera dapat dijadikan acuan. Posisi terakhir (kedua) sensor kamera artinya adalah posisi setelah kamera digeser untuk melakukan perekaman stereo.

(6)

128 pixel 9 6 p ix e l xi yi (0, 0) pixel + x + y - y - x 96 p ix e l 128 pixel obyek

Gambar 53 Bingkai citra 2 dengan koordinat (0,0) pixel sebagai dasar perhitungan xi dan yi

Seperti telah dibahas sebelumnya, inti dari konsep Doeblin (1990) adalah akurasi dan error adalah dua hal yang saling bertolak belakang. Artinya jika

error kecil maka akurasi tinggi, sebaliknya jika error besar maka akurasinya

rendah.

Perhitungan error dilakukan untuk jarak (koordinat arah sumbu z) dan posisi x-y (koordinat arah sumbu x dan y) dengan satuan cm. Rumus perhitungan error telah dibahas pada bab 3 yaitu pada rumus 15. Untuk mengingat perhitungan error digunakan rumus : error = nilai absolut (D aktual – D hitung) (cm).

Perhitungan akurasi hanya bisa dilakukan untuk jarak (arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya saja. Hal ini dikarenakan untuk perhitungan posisi (koordinat) arah sumbu x dan sumbu y dimulai dari titik tengah bingkai citra pada koordinat (0,0). Sehingga untuk hasil perhitungan yang nilainya terpisah dengan koordinat 0,0 akan tidak dapat dihasilkan nilai akurasinya. Sebagai ilustrasi jika terdapat hasil perhitungan 1 dan hasil pengukuran – 1, maka akurasi tidak dapat dihitung.

(7)

Akurasi rata-rata dihitung dengan rumus 18 dalam satuan persen (%) dan telah dibahas pada bab 3, namun untuk mengingatkan rumus akurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah : [ )]*100%

aktual D ER aktual D Ar = − . Kerangka Penelitian

Pada dasarnya ada dua jenis pengujian yang dilakukan pada tahap penelitian ini. Pengujian pertama dilakukan dengan meletakkan tanaman jeruk lemon di sembarang posisi tiga dimensi (koordinat arah sumbu z, x, dan y) secara acak terhadap sensor kamera yang telah terpasang pada manipulator robot. Pengujian kedua dilakukan dengan meletakkan tanaman jeruk lemon pada posisi x-y (koordinat x-y) dan jarak (koordinat arah sumbu z) tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera tertentu pula.

Langkah pertama dalam melakukan penelitian ini adalah menyalakan sensor kamera dan komputer pengolah citra. Pengaturan fokus kamera dilakukan untuk bisa mendapatkan citra yang baik. Selanjutnya juga disiapkan penggaris dan alat ukur lainnya. Alat ukur untuk menentukan posisi tiga dimensi koordinat arah sumbu z, x, dan y menggunakan benang yang diberi bandul dibantu dengan penggaris, selang air (water pass) dan kertas milimeter block .

Untuk melaksanakan pengujian tahap pertama, langkahnya adalah meletakkan secara random tanaman jeruk lemon tersebut di depan sensor kamera yang telah terpasang pada manipulator robot. Sensor kamera yang dipasang pada robot telah diberi mekanisme geseran, sehingga sensor kamera ini dapat mengambil citra secara stereo. Pencahayaan diatur agar citra yang dihasilkan dapat seperti kondisi alaminya.

Setelah alat dan bahan diletakkan pada posisinya maka berikutnya perekaman citra dapat dimulai. Setelah citra direkam maka program secara otomatis akan melakukan operasi thresholding untuk mendapatkan citra biner dari buah jeruk lemon. Dan untuk meminimalisir noise dari citra yang dihasilkan maka dilakukan operasi pemfilteran citra.

Citra biner hasil rekaman pertama ini kemudian dihitung jarak dari tepi bingkai citra ke titik tengah bagian depan citra biner buah jeruk lemon dalam arah sumbu x (bingkai citra 1). Untuk mendapatkan citra stereo perekaman dilakukan

(8)

sekali lagi dengan sebelumnya menggeser kamera dengan besaran (n cm) tertentu. Dengan prosedur yang sama, untuk perekaman citra kedua, didapat jarak dari tepi bingkai citra ke titik tengah bagian depan citra biner buah jeruk lemon dalam arah sumbu x (bingkai citra 2).

Untuk melakukan perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya maka digunakan rumus yang telah diperoleh pada Bab 3. Jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya (koordinat arah sumbu z) digunakan rumus (10). Koordinat titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya arah sumbu x digunakan rumus (11), dan untuk koordinat arah sumbu y digunakan rumus (12).

Perekaman citra, pengolahan, dan perhitungan data dilakukan secara berulang sampai 87 kali. Demikian pula untuk pengukuran posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya secara langsung (aktual) juga dilakukan berulang 87 kali, dengan asumsi data ini dapat mewakili seluruh kemungkinan posisi panen buah jeruk lemon pada tanamannya. Dari hasil pengolahan data tersebut, selanjutnya dilakukan analisis dan evaluasi terhadap formula dan algoritma yang dikembangkan. Sebagai pembanding digunakan data pengukuran posisi tiga dimensi secara langsung. Hasil analisis dibahas dan diulas pada bagian akhir penelitian ini.

Pengujian tahap kedua dilakukan dengan meletakka n tanaman jeruk lemon pada posisi tiga dimensi (koordinat arah sumbu z, x, dan y) tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera tertentu pula. Untuk setiap pergeseran kamera 3, 6, 8, 10, dan 12 cm maka posisi tiga dimensi (koordinat arah sumbu z, x, dan y) buah jeruk lemon pada tanamannya dapat ditulis dalam bentuk pseudocode di bawah ini :

Mulai

For k = 30 to 60 step 10 For l = -10 to 10 step 5

For m = -10 to 10 step 5

Posisi buah jeruk lemon pada tanamannya (z, x, y) = ( k, l, m) cm End For

End For End For

(9)

Pada setiap posisi buah jeruk lemon pada tanamannya dan pergeseran kamera tertentu itu dihitung dengan menggunakan formula perhitungan posisi tiga dimensi seperti pada tahap pertama tadi. Hasil perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya dibandingkan dengan hasil pengukuran secara langsung. Hasil pengujian pada tahap pertama dan kedua dianalisis dan dibahas untuk mendapatkan intisari penelitian ini. Langkah-langkah penelitian secara rinci ditampilkan dalam diagram alir pada Gambar 54.

(10)

Mulai

Persiapan alat ukur Persiapan sensor

kamera dan komputer

Z=(0,1,…,72); x=(-10,-9,…,0,..,9,10); y=(-10,-9,…,0,..,9,10); J = 0 ; n[10] =[3, 4, ..., 12] ; k > 87 ? tidak k = 1 to 87 Peletakan tanaman jeruk lemon pada posisi RANDOM (z,x,y) cm ke k

Perekaman citra stereo untuk pergeseran kamera RANDOM n[j]

k = k + 1

Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi jeruk Lemon Secara Random dengan

Sembarang Pergeseran Kamera

ya

Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi jeruk Lemon dengan Lokasi Tertentu dan Pergeseran Kamera Tertentu

Perhitungan posisi tiga dimensi (z,x,y) : (D = [390. L] / (xi2-xi1), x = (xi. D)/ 390, y = (yi. D)/ 390) Pengukuran posisi tiga

dimensi (z,x,y) secara langsung ( aktual )

(xi2-xi1) L = n[j]

Selesai Analisis dan evaluasi terhadap_{hasil dan temuan penelitian} (xi2-xi1)

L = n[j]

tidak Peletakan tanaman jeruk lemon pada posisi (z, x, y) = ( k, l, m ) cm

Perekaman citra stereo untuk pergeseran kamera n[j]

End for ? step ya

ya Pengukuran posisi tiga dimensi

(z,x,y) secara langsung ( aktual )

J = 0 ; n[4] =[3, 6, 8, 10, 12]

;

Perhitungan posisi tiga dimensi (z,x,y) : (D = [390. L] / (xi2-xi1), x = (xi. D)/ 390, y = (yi. D)/ 390) For k = 30 to 60; step 10 For l = -10 to 10; step 5 For m = -10 to 10; step 5 tidak j > 4 ? j = j + 10 ya

Gambar 54 Diagram alir langkah-langkah penelitian untuk uji penentuan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya

(11)

C. Hasil

Pada penelitian ini citra tanaman jeruk lemon hasil perekaman dengan sensor kamera yang disimpan di dalam memori ditampilkan untuk dianalisis. Dengan pencahayaan berkisar 40 sampai 60 lux, maka didapat hasil pendeteksian dan penentuan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya dalam bentuk citra biner buah lemon. Beberapa contoh citra hasil akhirnya ditampilkan dengan komentarnya sebagai berikut :

Pada Gambar 55 buah jeruk lemon berhasil dipisahkan dari latar belakangnya dengan baik, hal ini terlihat dari citra biner hasil thresholding sistem deteksi ini. Citra biner yang dihasilkan tidak berbentuk bulat utuh seperti bentuk aslinya, hal ini disebabkan karena citra aslinya sebagian tertutup bayang-bayang daun. Namun hal ini tidak menjadi masalah, selama citra kiri dan kanan tidak memiliki bias yang besar, maka jarak yang dihasilkannyapun akan konsisten.

(a) (b)

Gambar 55 Buah jeruk lemon pada tanamannya dan citra binernya. (a) Citra pada bingkai citra 1 (b) Citra pada bingkai citra 2

(12)

dari buah jeruk lemon pada tanamannya didapat (z, x, y)S = (34.41, 6.18, 3.53) cm, sedangkan dengan pengukuran secara langsung didapat (z, x, y)L = ( 33, 5, 3) cm. Error atau selisih hasil perhitungan dan pengukuran langsung didapat ( ? z, ?x, ?y ) = (1.41, 1.18, 0.53) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 95.73%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 56 memperlihatkan buah jeruk lemon yang belum matang dan buah jeruk lemon yang sudah matang. Hasil thresholding hanya menampilkan citra biner buah jeruk lemon yang sudah matang. Algoritma berhasil mendeteksi hanya buah jeruk lemon yang telah matang (usia 120 hsbm) saja.

(a) (b)

Gambar 56 Buah jeruk lemon pada tanamannya dan hasil thresholdingnya dalam bentuk citra biner. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Hasil perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya didapat (z, x, y)S = (43.33, -2.67, -6.11) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung

(13)

posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya (z, x, y)L = (42.9, -3, -7) cm.

Gambar 56 bagian b, hasil perhitungan menunjukkan buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada posisi kuadran 3, dan ini konsisten dengan hasil perhitungannya. Error atau selisih hasil perhitungan dan pengukuran langsung ada lah (?z, ?x, ?y) = (0.43, 0.33, 0.89) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.99%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 57 memperlihatkan bahwa percobaan untuk citra buah jeruk lemon yang tertutup daun-daun dan buah yang masih muda juga dapat terdeteksi dengan baik. Hal ini ditunjukkan oleh hasil binerisasi citranya yang tidak utuh sesuai dengan kondisi citra aslinya (berwarna) dan skenario yang dibangun. Namun demikian sesuai dengan kaidah rumus perhitungan posisi tiga dimensi yang dirancang, selama antara citra pertama dan citra kedua tidak terdapat bias yang besar, maka hasilnya akan tetap akurat.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon didapat (z, x, y)S = ( 52.58, -9.98, -3.37 ) cm. Sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon didapat (z, x, y)L = (54, -9, -4) cm.

Pada Gambar 57 bagian b, buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada posisi kuadran 3, dan ini konsisten dengan hasil perhitungannya yang juga berada pada posisi kuadran 3. Error atau selisih antara hasil perhitungan dan pengukuran langsung didapat ( ?z, ?x, ?y ) = (1.42, 0.98, 0.63 ) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 97.37%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 58 dilakukan percobaan dengan menggunakan tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga. Hasil thresholding memperlihatkan hasil yang cukup baik, citra biner yang dihasilkan hanya menunjukkan buah jeruk lemon saja. Noise yang terjadi pada citra (a) berupa titik -titik dalam jumlah yang sangat sedikit dan tidak terlalu mengganggu sistem deteksi ini.

(14)

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon didapat (z, x, y)S = (39.33, -2.02, -6.55) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (38.5, -2, -6) cm. Selisih antara jarak dan koordinat hasil pengukuran dan pengukuran secara langsung adalah (?z, ?x, ?y) = (0.83, 0.02, 0.55) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 97.84%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 57 Citra asli dan hasil thresholding dalam bentuk citra biner tanaman jeruk lemon yang tidak utuh karena terhalang daun dan buah yang masih muda. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Gambar 59, menunjukkan percobaan dengan menggunakan tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga dan kerapatan bagian-bagian tanamannya cukup tinggi, hal ini ditunjukkan dengan bingkai citra yang penuh dengan citra tanaman jeruk lemon. Hasil thresholding memperlihatkan hasil yang cukup baik, citra biner yang dihasilkan hanya menunjukkan buah jeruk lemon saja. Bentuk citra

(15)

binernya tidak bulat lonjong seperti buah jeruk lemon aslinya, hal ini dikarenakan buah pada citra berwarna tidak mendapat pencahayaan yang merata, sehingga sistem mendeteksi hanya pada bagian yang terkena cahaya dengan baik saja. Hal ini tidak mengganggu proses pendeteksian dan masih dalam kerangka target yang diharapkan.

(a) (b)

Gambar 58 Citra asli tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga dan ada buahnya yang sudah matang menunjukkan hasil thresholding yang baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Pada Gambar 59 terlihat noise yang terjadi pada citra (a) berupa titik kecil yang tidak terlalu mengganggu sistem deteksi ini. Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (56.38, -9.40, 4.48) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (56, -8, 4) cm.

Gambar 59 bagian b, menunjukkan buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada posisi kuadran 2, dan ini konsisten dengan hasil perhitungannya yang juga pada kuadran 2 (+x,+y). Selisih antara pengukuran dengan sistem dan

(16)

pengukuran secara langsung adalah (?z, ?x, ?y) = (0.38, 1.40, 0.48) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.32%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 59 Citra asli tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga dan ada buahnya yang sudah matang dengan kerapatan tanaman yang tinggi menunjukkan hasil thresholding yang baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Gambar 60. menunjukkan citra buah jeruk lemon, bua h yang belum matang, tangkai, dan daun-daunan kering. Citra biner yang dihasilkan sesuai dengan target yang diharapkan. Gambar 60 b, menunjukkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada kuadran 4, hal ini sejalan dengan hasil perhitungannya yang berada pada kuadran 4 juga (+x, -y).

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (48, 5.54, -8.12) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (47.2, 5, -8.2) cm dengan error ( ?z, ?x, ?y ) = (0.38, 1.39, 0.48) cm. Akurasi

(17)

pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.19%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 60 Buah jeruk lemon pada bingkai 2 yang berada pada kuadran 4. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Gambar 61 menampilkan citra buah jeruk lemon yang diambil dengan posisi terhala ng sebagian oleh daun-daun. Berbeda dengan Gambar 55, pada bagian ini dilakukan pengindraan dengan jarak yang lebih jauh, hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkan lebih kecil.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi da ri citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (52, -1.87, -2.13) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (53, -2, -3) cm dengan error (?z, ?x, ?y) = (1, 0.13, 0.87 ) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada

(18)

tanamannya (Az) = 98.11%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Dari hasil perhitungan ini terlihat sekali lagi bahwa meskipun hasil pemrosesan citra tidak sempurna, selama antara citra pengambilan pertama dan kedua (citra stereo) hasil thresholdingnya konsisten, maka akurasi posisi tiga dimensi yang dihasilkan sistem deteksi ini akan tetap terjaga. Gambar 60 b, menunjukkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada kuadran 3, hal ini sesuai dengan hasil perhitungannya yang berada pada kuadran 3 juga (x, -y).

(a) (b)

Gambar 61 Citra buah jeruk lemon yang terhalang daun dan terdapat buah yang masih muda dan daun-daun kering. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Gambar 62 menunjukkan percobaan untuk mendeteksi dengan jarak yang cukup jauh yaitu 69 cm dengan citra asli mengandung daun-daun kering yang cukup banyak. Citra biner yang dihasilkan terlihat cukup baik, tanpa noise yang berarti.

(19)

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (68.82, 6.7, 1.23) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (68, 6, 1) cm, dengan error ( ? z, ?x, ?y ) = (0.82, 0.70, 0.23) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.79%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 62 b, menunjukkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada pada kuadran 1. Hal ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga memiliki nilai koordinat kuadran 1 (+x, +y).

(a) (b)

Gambar 62 citra jeruk lemon yang mengandung daun-daun kering dan dideteksi dengan jarak yang cukup jauh (69 cm). (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Gambar 63 menampilkan percobaan tanaman jeruk lemon yang di latarnya selain ada daun kering, tangkai, dan daun-daunan juga ada orangnya. Pada percobaan ini diasumsikan pada saat pemanenan ada operator (orang) di belakang

(20)

tanaman jeruk lemon. Dari hasil thresholding didapat citra biner yang tidak terdapat noise dan hanya buah jeruk lemon saja yang terdeteksi, sedangkan latar lainnya termasuk operator di belakang tanaman jeruk lemon tersebut tidak terdeteksi. Hal ini tentu sesuai dengan skenario yang dirancang.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (39.33, -1.71, 1.41) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (40, -2, 1.5) cm dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.67, 0.29, 0.09) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.33%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 63 bagian b, memperlihatkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada di kuadran 2. Hal ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga memiliki nilai koordinat kuadran 1 (-x, +y).

(a) (b)

Gambar 63 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar daun-daun kering dan operator kebun terdeteksi denga n baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

(21)

Gambar 64 menampilkan percobaan tanaman jeruk lemon yang di latarnya selain ada bagian tanaman juga ada tangan operator. Asumsinya adalah jika pada saat pemanenan ada operator yang sedang melakukan sesuatu. Hasil thresholdingnya cukup baik, hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkannya yang tidak terdapat noise sama sekali.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (45.44, -5.82, -6.99) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (45.2, -6, -7.87) cm dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.24, 0.17, 0.81) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.47%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 64 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar tangan operator yang dapat dieliminasi dengan baik dan hasil thresholding yang bersih dari noise. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

(22)

Gambar 64 bagian b, memperlihatkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada di kuadran 3. Hal ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga memiliki nilai koordinat kuadran 3 (-x, -y).

Gambar 65 menampilkan percobaan tanaman jeruk lemon yang latarnya mulai dilepas. Selain itu ada benda berwarna putih di belakang tanaman jeruk lemon, hal ini untuk menguji kemampuan sistem mengeliminas i citra berwarna putih (seperti bunga). Dari citra biner hasil thresholding didapat hasil yang cukup baik, hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkannya yang tidak terdapat noise sama sekali.

(a) (b)

Gambar 65 Citra tanaman jeruk lemon yang dengan latar yang terdapat benda putih dan latar lain berhasil di trhresholding dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (51.43, 3.96, -4.22) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (51, 3, -4) cm dengan error (? z, ?x, ?y) = (0.43, 0.96, 0.22) cm. Akurasi pendeteksian

(23)

jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.16%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Gambar 65 bagian b, memperlihatkan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada di kuadran 4. Hal ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga memiliki nilai koordinat kuadran 4 (+x, -y).

Gambar 66 menampilkan percobaan tanaman jeruk lemon yang latarnya lebih beragam lagi, selain ada tangan operator juga ada cahaya berwarna putih di belakangnya. Hasil thresholdingnya cukup baik, hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkannya yang tidak terdapat noise sama sekali.

(a) (b)

Gambar 66 Citra tanaman jeruk lemon yang dengan latar yang lebih terbuka. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (55.71, -5.29, -7.29) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (56,

(24)

-4.8, -8) cm dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.29, 0.49, 0.71) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.48%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Percobaan untuk melihat hasil thresholding untuk jarak yang sangat dekat ditunjukkan pada Gambar 67. Baik hasil thresholding maupun penentuan posisi tiga dimensi yang dihasilkan sistem ini cukup baik. Hasil thresholding dapat dilihat pada citra biner yang dihasilkan tidak mengandung noise sama sekali.

(a) (b)

Gambar 67 Citra tanaman jeruk lemon dengan jarak dekat. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (28., -7.38, -4.36) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = ( 27.5, -6.5, -4 )

(25)

cm, dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.5, 0.88, 0.36) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.21%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima unt uk pemanenan buah jeruk lemon.

Percobaan selanjutnya adalah melepaskan latar belakang kain hitam, sehingga latar yang tampak menjadi lebih beragam. Pada Gambar 68 terlihat hasil thresholdingnya menunjukkan sistem berhasil mengeliminasi latar belakang dengan baik. Hal ini terlihat noise dari citra biner yang dihasilkan tidak terlalu banyak, dan sangat sedikit pengaruhnya terhadap perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (31.45, -8.06, -2.98) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (30, -7, -3) cm, dengan error (?z, ?x, ?y) = (1.45, 1.06, 0.02) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 95.17%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Dari Gambar 68 bagian b, juga terlihat posisi buah jeruk lemon pada tanamannya berada di kuadran 3, dan ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga menghasilkan nilai koordinat kuadran 3 (x, -y).

Gambar 69 menunjukkan percobaan dengan latar kain hitam yang telah dilepas total. Hasil eliminasi terhadap latar daun, tangkai, buah yang masih muda, benda -benda, dan cahaya putih lain cukup baik. Hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkannya memiliki noise yang sangat sedikit dan tidak terlalu berpengaruh terhadap sistem deteksi ini. Sedang pada citra biner buah jeruk lemonnya terdapat lubang hitam pada citra putihnya, hal ini dikarenakan pantulan cahaya yang tinggi terhadap permukaan jeruk lemon tersebut. Sehingga sistem deteksi menganggap ini bunga lemon yang harus dieliminasi juga. Namun hal ini

(26)

tidak terlalu mengganggu sistem ini dalam penentukan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya.

(a) (b)

Gambar 68 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar belakang yang lebih beragam. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (30.39, -4.67, -3.35) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (30, -4, -3) cm, dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.39, 0.67, 0.35) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.70%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

Dari Gambar 69 bagian b, juga terlihat posisi obyek buah jeruk lemon berada pada kuadran 3, dan ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga menghasilkan nilai pada koordinat kuadran 3 juga (-x, -y) .

Gambar 70 dan Gambar 71 menunjukkan tanaman jeruk lemon dengan latar belakang yang lebih beragam dapat dieliminasi dengan baik. Asumsinya adalah

(27)

misalnya ada operator di belakang tanaman tersebut, maka sistem ini dapat mendeteksi dengan baik. Dan hal ini sesuai dengan skenario yang dirancang.

Gambar 70 citra biner yang dihasilkan memiliki noise yang sedikit dan tidak terlalu mempengaruhi sistem penentuan posisi tiga dimensi obyek jeruk lemon. Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk le mon (z, x, y)S = (29.43, -7.02, -3.70) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (28.5, -7, -4) cm, dengan error (? z, ?x, ?y) = (0.93, 0.02, 0.30) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 96.74%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 69 Citra tanaman jeruk lemon tanpa latar kain hitam. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

(28)

Pada Gambar 71 thresholding yang dihasilkan sistem juga dapat berjalan denga n baik, hal ini terlihat dari citra biner yang dihasilkannya dengan noise yang minim. Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (49.26, 1.26, -3.16) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (49, 1, -3) cm, dengan error ( ?z, ?x, ?y ) = (0.26, 0.26, 0.16) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.47%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 70 Tanaman jeruk lemon dengan latar yang lebih beragam namun sistem dapat menghasilkan citra biner dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Dari Gambar 71 bagian b, juga terlihat posisi obyek buah jeruk lemon berada pada kuadran 4, dan ini menunjukkan konsistensi perhitungan dengan sistem deteksi ini yang juga menghasilkan nilai pada koordinat kuadran 4 juga (+x, -y) .

(29)

Gambar 72 dan Gambar 73 menunjukkan tanaman jeruk lemon dengan latar belakang yang lebih beragam. Dengan asumsi kemungkinan ada operator yang bekerja di belakang tanaman jeruk lemon, maka dicoba juga di latar belakang tanaman tersebut ada orang yang sedang beraktivitas. Hasil thresholding dari sistem deteksi ini memberi hasil yang baik.

(a) (b)

Gambar 71 Tanaman jeruk lemon dengan latar yang lebih beragam dapat menghasilkan citra biner dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Pada Gambar 72 citra biner yang dihasilkan tidak terdapat noise, namun citra biner buah jeruk lemon terdapat bercak hitam di tengahnya. Hal ini dikarenakan cahaya yang tinggi memantul di bagian tengah buah, sehingga sistem menganggap ini bukan bagian dari buah yang harus dieliminasi juga. Secara logika hal ini tidak melanggar skenario yang sudah ditetapkan dan selama hasil binerisasi citra stereonya konsisten satu sama lain, maka hasil penentuan posisi tiga dimensi oleh sistem akan konsisten juga.

(30)

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (32.5, -4.42, -4.33) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (32, -3.5, -4) cm dengan error ( ?z, ?x, ?y ) = (0.5, 0.92, 0.33) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 98.44%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 72 Tanaman jeruk lemon dengan latar yang beragam termasuk operator yang sedang beraktivitas. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

Pada Gambar 73 juga diuji coba untuk merekam tanaman jeruk lemon yang selain ada buahnya juga ada bunganya, dan latar belakangnya terdapat operator yang sedang beraktivitas dengan menggunakan pakaian (warna) yang berbeda.

(31)

Citra biner yang dihasilkan sistem ini cukup baik, hal ini terlihat dari hasil thresholding yang noisenya minim.

Hasil perhitungan dengan sistem deteksi didapat posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon (z, x, y)S = (32.28, -4.39, -4.30) cm, sedangkan hasil pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon (z, x, y)L = (32.2, -3.5, -4) cm dengan error (?z, ?x, ?y) = (0.08, 0.89, 0.30) cm. Akurasi pendeteksian jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya (Az) = 99.75%. Akurasi dan error yang dihasilkan ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon.

(a) (b)

Gambar 73 Tanaman jeruk lemon dengan latar yang beragam termasuk operator yang sedang beraktivitas dengan warna yang berbeda: (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2.

(32)

D. Pembahasan

Penentuan Posisi Tiga Dimensi Obyek Jeruk Lemon Secara Random dengan Sembarang (n cm) Pergeseran Kamera

Penentuan posisi tiga dimensi obyek jeruk lemon dilakukan secara random. Artinya peletakan tanaman jeruk lemon dilakukan pada sembarang posisi tiga dimensi, dengan asumsi masih dalam jangkauan sistem deteksi yang dikembangkan. Pergeseran kamera yang digunakan untuk mendapatkan citra stereo juga digunakan sembarang nilai (random) dengan kisaran antara 3 cm hingga 12 cm.

Posisi tiga dimensi yang ditentukan merupakan jarak titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya (koordinat arah sumbu z) dan koordinat (x, y) titik tenga h bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya. Analisis dilakukan untuk melihat efektifitas sistem deteksi yang dikembangkan, sedangkan data-data yang digunakan di lampirkan dalam Lampiran 17.

Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Sembarang Pergeseran Kamera

a. Jarak Lurus (Koordinat Sumbu z)

Gambar 74 menampilkan grafik hubungan jarak (koordinat arah sumbu z) sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya. Dari grafik tersebut terlihat R2 = 0.9959, hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara jarak aktual dan jarak hasil perhitungan erat sekali. Artinya perubahan jarak (koordinat arah sumbu z) dengan perhitungan sistem deteksi ini juga diikuti perubahan jarak (koordinat arah sumbu z) yang diukur secara langsung.

Grafik pada Gambar 74 dengan R2 = 0.9959, memperlihatkan sebaran data yang nyaris linier. Tidak adanya data pencilan dan error jarak z rata-rata sebesar ? z = 0.65 cm (data diperoleh dari Lampiran 16), memperkuat informasi bahwa penentuan jarak koordinat arah sumbu z dapat dilakukan oleh metode ini. Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya.

(33)

y = 0.9733x + 1.4304 R2 = 0.9959 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 z aktual (cm) z hitung (cm)

Gambar 74 Hubungan jarak obyek ke sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu z (z aktual) dan dengan hasil sistem deteksi (z hitung)

b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x)

Dari grafik pada Gambar 75 tersebut terlihat R2 = 0.9824, hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara koordinat arah sumbu x hasil pengukuran dan koordinat arah sumbu x hasil perhitungan erat sekali. Artinya perubahan posisi (koordinat sumbu x) dengan perhitungan sistem deteksi ini juga diikuti perubahan posisi (koordinat sumbu x) yang diukur secara langsung.

(34)

y = 1.0338x + 0.049 R2 = 0.9824 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 x aktual (cm) x hitung (cm)

Gambar 75 Hubungan jarak obyek ke sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu x (x aktual) dan dengan hasil sistem deteksi arah sumbu x (x hitung)

Pada Gambar 76 ditampilkan hasil uji penentuan tiga dimensi obyek jeruk lemon dengan menggunakan sembarang pergeseran kamera. Hasil perhitungan posisi (koordinat) arah sumbu x dengan sistem ini dibanding dengan hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.56 cm. Data perhitungan secara lengkap diperoleh dari Lampiran 16.

(35)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Jarak dari sensor kamera (cm)

hasil pengukuran hasil deteksi

Jarak lateral (cm)

t

Gambar 76 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan sembarang pergeseran kamera (n cm) Gambar 75 memperlihatkan sebaran data yang nyaris linier, tidak adanya data pencilan, dan error rata-rata koordinat arah sumbu x sebesar ? x = 0.56 cm, memperkuat informasi bahwa penentuan posisi (koordinat) arah sumbu x dapat dilakukan oleh metode ini. Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya.

c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)

Dari grafik pada Gambar 77 tersebut terlihat R2 = 0.9801, hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara koordinat arah sumbu y hasil pengukuran dan koordinat arah sumbu y hasil perhitungan erat sekali. Artinya perubahan posisi (koordinat sumbu y) dengan perhitungan sistem deteksi ini juga diikuti perubahan posisi (koordinat sumbu y) yang diukur secara langsung.

(36)

y = 0.9992x + 0.1549 R2 = 0.9801 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 y aktual (cm) y hitung (cm)

Gambar 77 Hubungan jarak obyek dan sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu y (y aktual) dan dengan hasil sistem deteksi arah sumbu y (y hitung)

Pada Gambar 78 ditampilkan hasil uji penentuan tiga dimensi obyek jeruk lemon dengan menggunakan sembarang pergeseran kamera. Hasil perhitungan posisi (koordinat) arah sumbu y dengan sistem ini dibanding dengan hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? y = 0.44 cm. Data perhitungan diperoleh dari Lampiran 16.

(37)

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Jarak vertikal (cm)

hasil pengukuran hasil deteksi

Gambar 78 Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan sembarang pergeseran kamera (n cm)

Gambar 77 memperlihatkan sebaran data yang nyaris linier, tidak adanya data pencilan dan error rata-rata koordinat arah sumbu y sebesar ? y = 0.44 cm, memperkuat informasi bahwa penentuan posisi (koordinat) arah sumbu y dapat dilakukan oleh metode ini. Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya.

Penentuan Posisi Tiga Dimensi Obyek Jeruk Lemon dengan Lokasi Tertentu dan Pergeseran Kamera Tertentu

Penentuan posisi tiga dimensi obyek jeruk lemon dilakukan dengan jarak yang sudah ditentukan. Posisi tiga dimensi yang ditentukan merupakan jarak sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya yang masih berada dalam jangkauan sistem deteksi yang dikembangkan. Besar pergeseran kamera terdiri dari 3, 6, 8, 10, dan 12 cm. Jarak sensor kamera ke buah jeruk lemon pada

(38)

tanamannya sebesar 30, 40, 50, dan 60 cm. Hal ini dilakukan untuk melihat jangkauan sensor kamera yang dikaitkan dengan besar pergeseran kamera. Analisis dilakukan untuk melihat efektifitas sistem yang dikembangkan dan data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17.

Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Pergeseran Kamera 3 cm

Perhitungan jarak dari sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya arah sumbu z dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata -rata ? z = 1.13 cm. Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 18.

Perhitungan koordinat sumbu x buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 3 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.21 cm. Untuk jarak lateral pada koordinat (z, x) cm = {(30, -10) dan (30, 10) }cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 79.

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17.

(39)

-15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70

jarak lateral (cm)

: hitung + : aktual

Gambar 79 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 3 cm

Perhitungan koordinat sumbu y buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 3 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? y = 0.20 cm. Untuk jarak vertikal pada koordinat (z, y) cm = {(30, -10), (30, 10), (40, -10), dan (50, 10) }cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 80.

(40)

-15 -10 -5 0 5 10 15 0 1 0 20 30 40 50 60 70

jarak vertikal (cm)

: hitung + : aktual

Gambar 80 Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 3 cm

Perhitungan koordinat sumbu x buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 6 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.20 cm. Untuk jarak lateral pada koordinat (z, x) cm = {(30, -5), (30, -10), (40, -10), dan (30, 10) }cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 81.

(41)

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 1 0 20 30 40 50 60 7 0

: hitung + : aktual

(42)

-15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70

: hitung + : aktual

Perhitungan koordinat sumbu x buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 8 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.21 cm. Untuk jarak lateral pada koordinat (z, x) cm = {(30, -5), (30, -10), (30, 10), (40, -10), dan (50, -10) }cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 83.

(43)

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70

: hitung + : aktual

(44)

-15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 3 0 40 50 60 70

: hitung + : aktual

Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Pergeseran Kamera 10 cm a. Jarak Lurus (Koo rdinat Sumbu z)

Perhitungan koordinat sumbu x buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 10 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.19 cm. Untuk jarak lateral pada koordinat (z, x) cm = {(30, 5), (30, 10), (30, 10), (40, 5), (40, 10), (50, 10), dan (60, -10)}cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang

(45)

dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 85.

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal in i masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70

: hitung + : aktual

Perhitungan koordinat sumbu y buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 10 cm dibanding has il pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? y = 0.21 cm. Untuk jarak vertikal pada koordinat (z, y) cm = {(30, -10), (30, -5), (30, 0), (30, 5) , (30, 10), (40, -10), dan (40, 10) }cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 82.

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk

(46)

pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70

: hitung + : aktual

Perhitungan koordinat sumbu x buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 12 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? x = 0.19 cm. Untuk jarak lateral pada koordinat (z, x) cm = {(30, -10), (30, -5), (30, 0), (30, 10), (40, -10), (40, -5), (50, -10), (50, -5), dan (60, -10)}cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra

(47)

stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 87.

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diper oleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 4 0 50 60 7 0

: hitung + : aktual

Perhitungan koordinat sumbu y buah jeruk lemon pada tanamannya dengan pergeseran kamera sebesar 12 cm dibanding hasil pengukuran secara langsung menghasilkan error rata-rata ? y = 0.2 cm. Untuk jarak vertikal pada koordinat (z, y) cm = {(z, y) = (30, -10), (z, y) = (30, -5), (z, y) = (30, 0), (z, y) = (30, 5), (z, y) = (30, 10), (z, y)=(40, -10), dan (z, y) = (40,10)}cm, sistem tidak dapat mendeteksinya, hal ini dikarenakan citra stereo yang dihasilkan terpotong akibat keterbatasan jangkauan kamera. Plot grafis ditampilkan pada Gambar 88.

Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk

(48)

pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 17. -15 -10 -5 0 5 10 15 0 1 0 20 3 0 40 5 0 60 70

: hitung + : aktual

Dari Gambar 79 hingga Gambar 88 terlihat bahwa semakin besar pergeseran kamera maka jangkauan sens or kamera arah sumbu z, x dan y semakin menurun. Hal ini dikarenakan pada saat pengambilan citra stereonya, citra buah jeruk lemon hasil rekaman kedua yang tertangkap kamera tidak penuh. Ini terjadi karena keterbatasan alat yang digunakan, namun hal ini ma sih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya.

Akurasi

Perhitungan akurasi hanya dilakukan untuk perhitungan jarak arah sumbu z saja. Sedangkan untuk koordinat arah sumbu x dan y cukup dilakukan perhitungan errornya saja.

Hasil uji perhitungan jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan secara random dengan menggunakan sembarang (n cm) pergeseran kamera memiliki akurasi rata-rata (Az)R = 98.45%. Akurasi ini masih dapat diterima

(49)

untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya dengan manipulator robot. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 18.

Hasil uji perhitungan jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm memiliki akurasi rata-rata (Az)t = 98.10%. Akurasi ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya dengan manipulator robot. Data yang digunakan diperoleh dari Lampiran 18 dan ditampilkan pada Tabel 27.

Tabel 27 Akurasi hasil uji penentuan posisi tiga dimensi dengan pergeseran kamera 3, 6, 8, 10, dan 12 cm.

Akurasi (Az)t (%) Uji dengan pergeseran kamera 3 cm 97.47 Uji dengan pergeseran kamera 6 cm 98.19 Uji dengan pergeseran kamera 8 cm 98.15 Uji dengan pergeseran kamera 10 cm 98.22 Uji dengan pergeseran kamera 12 cm 98.49 Akurasi total rata-rata 98.10

Error Akibat Pergeseran 1 P ixel

Dari data pada lampiran 16 lalu dilakukan perhitungan error akibat pergeseran 1 pixel terhadap pendeteksian. Untuk mendapatkan hal ini maka dilakukan perbandingan antara nilai rata-rata pergeseran xi2-xi1 sebesar 1 pixel dengan z hitung, x hitung, dan y hitung yang dihasilkannya dalam cm. Hasil dari perhitungan terlihat error rata-rata yang diakibatkan pergeseran 1 pixel untuk arah sumbu z, x, dan y adalah (1.64, 1.67, 1.49) cm.

(50)

E. Simpulan

1. Hasil perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya secara random untuk sembarang pergeseran kamera menunjukkan bahwa error rata -ratanya adalah (? z, ? x, ? y) cm = (0.65, 0.56, 0.44) cm.

2. Hasil uji perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm menunjukkan error rata-ratanya masing-masing (? z, ? x, ? y) cm = {( 1.13, 0.21, 0.20), ( 0.83, 0.2, 0.18), ( 0.84, 0.21, 0.2), ( 0.87, 0.19, 0.21), dan ( 0.73, 0.19, 0.20)} cm.

3. Hasil uji perhitungan jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan secara random dengan menggunakan sembarang (n cm) pergeseran kamera memiliki akurasi rata-rata 98.45%.

4. Hasil uji perhitungan jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm memiliki akurasi rata -rata 98.10%.

5. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penentuan posisi tiga dimensi dari obyek buah jeruk lemon pada tanamannya dapat menggunakan beberapa pergeseran kamera dengan kisaran 3 hingga 12 cm.

6. Hasil percobaan menunjukkan, error yang dihasilkan akibat pergeseran 1 pixel sebesar 1.64 cm. rentang jarak yang dapat dijangkau kamera ini kisarannya antara 15 hingga 72 cm.