PROPOSAL TUGAS AKHIR MATA KULIAH AUGMENTED REALITY
A. Judul
PENGARUH PENGGUNAAN KALIBRASI DAN KEMIRINGAN KAMERA TERHADAP APLIKASI TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY SEBAGAI ALAT PERAGA MODEL KERETA API
B. Latar Belakang Masalah
Augmented Reality (AR) adalah suatu lingkungan yang memasukkan objek virtual 3D kedalam lingkungan nyata. Karena itu, unsur reality lebih diutamakan pada sistem ini. AR mengijinkan penggunanya untuk berinteraksi secara real-time dengan sistem. Penggunaan AR saat ini telah melebar kebanyak aspek didalam kehidupan kita dan diproyeksikan akan mengalami perkembangan yang signifikan. Hal ini dikarenakan penggunaan AR sangat menarik dan memudahkan penggunanya dalam mengerjakan sesuatu hal, seperti contohnya pada pameran model kereta api di museum kereta api. Ketika diadakan pameran, penyelenggara acara harus membuat miniatur kereta api dengan agar para pengunjung bisa mengetahui secara langsung bagian-bagian dari kereta api. Dengan memanfaatkan teknologi AR, miniatur kereta api dapat digantikan dengan model kereta 3D yang ditampilkan secara virtual menggunakan
perangkat
komputer,
sehingga
para
penyelenggara
itu
dapat
menghemat biaya pengeluaran karena mereka tidak perlu lagi membuat banyak miniatur kereta.
C. Perumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal tersebut diatas, penulis merumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana membuat model kereta api dengan menggunakan software desain seperti Blender, Autodesk 3ds Max, Maya, dan Google Sketchup? 1
2
2. Bagaimana kalibrasi pada kamera agar didapat nilai distorsi yang membantu sistem menghitung dan meletakkan model secara tepat diatas marker? 3. Bagaimana kemiringan marker terhadap kamera dapat mempengaruhi ketepatan tampilan model animasi 3D?
D. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan permasalahan yang telah dipaparkan di atas, maka tujuan penulis yang ingin dicapai adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui cara membuat model kereta api dengan menggunakan software desain seperti Blender, Autodesk 3ds Max, Maya, dan Google Sketchup 2. Untuk mengetahui cara kalibrasi pada kamera agar didapat nilai distorsi yang membantu sistem menghitung dan meletakkan model secara tepat diatas marker 3. Untuk mengetahui bagaimana kemiringan marker terhadap kamera dapat mempengaruhi ketepatan tampilan model animasi 3D.
E. Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin dicapai dalam implementasi project akhir mata kuliah augmented reality ini adalah: 1. Secara teoritis, diharapkan berguna bagi ilmu pengetahuan tentang sistem temu kembali citra dan tata cara melakukan penelitian, serta memberi manfaat bagi mahasiswa informatika pada khususnya dan masyarakat pada umumnya. 2. Secara aplikatif, berguna bagi para penyelenggara pameran model kereta api
3
F. Tinjauan Pustaka
1. Augmented Reality Augmented Reality (AR), atau yang dikenal dengan realitas tertambah,
adalah teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi dan ataupun tiga
dimensi
ke
dalam
sebuah
lingkungan
nyata
tiga
dimensi
lalu
memproyeksikan benda-benda maya tersebu dalam waktu nyata. Benda-benda maya menampilkan informasi yang tidak dapat diterima oleh pengguna dengan inderanya sendiri. Hal ini membuat realitas tertambah sesuai sebagai alat untuk membantu persepsi dan interaksi penggunanya dengan dunia nyata. Informasi yang ditampilkan oleh benda maya membantu pengguna melaksanakan kegiatan kegiatan dalam dunia nyata. AR sejatinya variasi lain dari realitas virtual. Teknologi realitas virtual membenamkan pengguna secara total pada lingkungan sintetis. Ketika masuk dalam dunia buatan itu, kita tidak dapat mengenali lingkungan nyata di sekitarnya. Namun AR tidak memisahkan yang nyata dengan virtual, yang terjadi adalah penggabungan antara keduanya pada ruang yang sama.
2. Lingkungan Augmented Reality Pada sistem AR sistem koordinat yang dipakai adalah model pinhole camera atau kamera lubang jarum [2]. Dimana pada model ini sumbu z positif
berada di depan dan yang menjadi acuan adalah posisi marker jika dilihat dari kamera. Jika dilihat pada gambar 1, terlihat marker dan kamera masing-masing memiliki orientasi posisi yang berbeda. Baik marker maupun kamera menggunakan sistem right handed (sumbu z positif didepan) dan hasil penangkapan gambar dari kamera diproyeksikan ke viewplane menggunakan proyeksi perspektif.
4
Dalam menampilkan objek 3D yang sesuai dengan posisi dan orientasi marker, perlu diperhitungkan hasil proyeksi yang diterima viewplane (bidang proyeksi di layar) untuk kemudian ditampilkan. Menurut [1] selain proyeksi pada bidang 2D, dalam pergeseran marker maupun kamera perlu diperhatikan perubahan posisi dan rotasi dalam sistem koordinat 3D. Posisi dan orientasi dari marker didapat dari hasil tracking marker yang ditransformasi dengan operasi
translasi dan rotasi, sedangkan posisi dan orientasi yang ada pada proyeksi di layar didapat dari perhitungan transformasi proyeksi perspektif. 3. Model kereta api Ada enam skala model miniature kereta api yang umum digunakan : a) Skala Z (1:220) . Skala Z kereta membuat pilihan yang baik bagi siapa pun dengan ruang terbatas. Model ini merupakan kereta api yang tidak hanya kecil tapi sangat rinci b) Skala N (1:160) . Skala N adalah skala populer dan yang terkecil kedua setelah skala Z. Skala N kereta adalah yang sempurna untuk penggemar yang ingin menjalankan kereta api panjang atau tetap fokus pada pemandangan. c) Skala HO (1:87) . Kereta api skala HO, salah satu jenis yang paling populer dengan pemodel, datang dalam banyak jenis kereta api dan memiliki banyak pilihan dan pemandangan. Kereta HO umumnya sangat rinci dan mempunyai nilai yang baik. Sebuah tata letak HO membutuhkan dalam ruang jumlah sedang. d)
Skala S (1:64). Ini skala yang lebih besar membuat kereta mendominasi set.
e)
Skala O (1:48). Skala kereta O mudah ditangani oleh anak-anak.
f)
Skala G (1:22.5). Model kereta api G skala besar untuk penggunaan dalam ruangan, tetapi kembali sangat cocok untuk kereta api taman.
4. Kalibrasi Kamera Kamera fotogrametri tidak mempunyai lensa yang sempurna, sehingga proses perekaman yang dilakukan akan memiliki kesalahan. Oleh karena itu
5
perlu dilakukan pengkalibrasian kamera untuk dapat menentukan besarnya penyimpangan-penyimpangan yang terjadi. Kalibrasi adalah kegiatan untuk memastikan hubungan antara harga-harga yang ditunjukkan oleh suatu alat ukur dengan harga yang sebenarnya dari besaran yang diukur. Kalibrasi kamera dilakukan untuk menentukan parameter distorsi, meliputi distorsi radial dan distorsi tangensial, serta parameter-parameter lensa lainnya, termasuk juga principal distance (c), serta titik pusat fidusial foto. Distorsi lensa dapat menyebabkan bergesernya titik pada foto dari posisi yang sebenarnya, sehingga memberikan ketelitian pengukuran yang tidak baik, namun
tidak
mempengaruhi
kualitas
ketajaman
citra
yang
dihasilkan.
Distorsi lensa dapat dibagi menjadi : - Distorsi radial adalah pergeseran linier titik foto dalam arah radial terhadap titik utama dari posisi idealnya. Distorsi lensia biasa diekspresikan sebagai fungsi polonomial dari jarak radial (dr) terhadap titik utama foto Distorsi tangensial adalah pergeseran linier titik di foto pada arah normal (tegak lurus) garis radial memalui titik foto tersebut. - Distorsi tangensial disebabkan kesalahan sentering elemen-elemen lensa dalam satu gabungan lensa dimana titik ousat elemen-elemen lensa dalam gabuang lensa tersebut tidak terletak pada satu garis lurus. Pergeseran ini biasa dideskripsikan dengan 2 persamaan polonomial untuk pergeseran pada arah x (dx) dan y (dy).
5. Kemiringan Kamera Sebuah lensa kamera dapat memberikan fokus yang tajam pada hanya sebuah pesawat tunggal. Tanpa miring, bidang gambar, pesawat lensa, dan bidang fokus adalah paralel, dan tegak lurus terhadap sumbu lensa; objek dalam fokus yang tajam semua pada jarak yang sama dari kamera. Ketika pesawat lensa dimiringkan relatif terhadap bidang gambar, bidang fokus (POF) adalah pada
6
sudut dengan bidang gambar, dan benda-benda pada jarak yang berbeda dari kamera semua dapat terfokus tajam jika mereka berbohong pada bidang yang sama. Dengan miring lensa, gambar pesawat, pesawat lensa, dan POF berpotongan di garis umum; perilaku ini telah menjadi dikenal sebagai prinsip Scheimpflug . Ketika fokus disesuaikan dengan lensa miring, POF berputar terhadap suatu sumbu di persimpangan dari pesawat depan fokus lensa dan pesawat melalui pusat lensa sejajar dengan bidang gambar; memiringkan menentukan jarak dari sumbu rotasi ke pusat lensa, dan fokus menentukan sudut POF dengan pesawat gambar.Dalam kombinasi, kemiringan dan fokus menentukan posisi POF. Dalam aplikasi seperti fotografi landscape , mendapatkan segala sesuatu yang tajam sering tujuan; dengan menggunakan miring, baik latar depan dan latar belakang sering dapat dibuat tajam tanpa menggunakan besar nomor f. Ketika POF bertepatan dengan subjek dasarnya datar, seluruh subjek di fokus, karena subjek yang tidak datar, mendapatkan latar depan dan latar belakang ketajaman
bergantung
pada kedalaman
lapangan ,
meskipun
ketajaman
seringkali dapat diperoleh dengan sejumlah kecil f daripada yang diperlukan tanpa menggunakan kemiringan.
7
G. Metodologi
Perencanaan dalam meneliti Pengaruh Penggunaan Kalibrasi Dan Kemiringan Kamera Terhadap Aplikasi Teknologi Augmented Reality Sebagai Alat Peraga Model Kereta Api melalui tahap sebagai berikut: 1. Analisis Sistem Latar alat peraga kereta api merupakan lingkungan nyata yang diambil melalui webcam. Objek-objek 3D kereta api akan dibuat dengan software 3dsmax atau blender untuk menjadi model peraga. Pada hasil akhir, seluruh objek akan ditampilkan ke layar monitor dengan perubahan variabel kalibrasi dan kemiringan kamera. 2. Studi Literatur Dalam penelitian ini harus terlebih dahulu mempelajari tentang Kalibrasi dan kemiringan Kamera untuk pembacaan marker dan pengolahannya yang dapat mempengaruhi objek dalam pengimplementasian Augmented Reality 3. Desain Penelitian Prinsip kerja dari penelitian ini adalah identifikasi beberapa ukuran marker dan jarak deteksi marker melalui citra yang ditangkap oleh kamera yang nantinya ditampilkan secara 3D. Dalam penelitian ini akan dilakukan percobaan kemunculan objek pada marker sebanyak 32 kali. 32 kali kemunculan adalah dengan 2 buah marker dengan ukuran yang berbeda dan 4 jarak yang berbeda serta 4 sudut kemiringan berbeda. Proses yang dilakukan yaitu : Pengenalan marker
uji coba marker A dengan 4 jarak berbeda
Uji coba marker B dengan 4 jarak berbeda
Uji coba marker A dengan 4 sudut kmiringan berbeda
Uji coba marker B dengan 4 sudut kmiringan berbeda
Menganalisa
perbandingan perubahan variabel terhadap
kemunculan objek Menarik
kesimpulan
8
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kato. H., Billinghurst, M. Poupyrev, I. Tetsutani, N. dan Tachibana, K. 2001. Tangible Augmented Reality. Nagoya, Japan : Proceedings of Nicograph 2001.
[2] Persa. Stelian-Florin. 2006. Sensor Fusion in Head Pose Tracking. Wöhrmann Print Service. Munson, Ethan V; Tsymbalenko, Yelena.
[3] Danto, Walesa., Wibowo, Agung Toto, ST., MT. ., Purnama, Bedy, SSi., MT. 2011. Analisis Metode Occlusion Based pada Augmented Reality Studi Kasus : Interaksi dengan Objek Virtual Secara Real Time Menggunakan Gerakan Marker.
Teknik Informatika, Fakultas Informatika, Institut Teknologi Telkom, Bandung. http://nyargreen.files.wordpress.com/2011/02/jurnal-ta.pdf
(Diakses
tanggal
17
Desember 2011)
[4] http://sumberdaya.web.id/2011/dasar-dasar-model-kereta-api/ (Diakses tanggal 18 Desember 2011)
[5]
http://dharmasamaja.blogspot.com/2010/03/kalibrasi-kamera.html
(Diakses
tanggal 18 Desember 2011)
[6]
http://en.wikipedia.org/wiki/Tilt-shift_photography
Desember 2011)
(Diakses
tanggal
18
9
