10

BAB 3 TAHAPAN STUDI

Dalam penelitian ini terdapat dua tahapan studi, yaitu percobaan metode

videogrametri di laboratorium dan pengaplikasian metode videogrametri di lapangan.

3.1 Percobaan Videogrametri di Laboratorium

Percobaan metode videogrametri di laboratorium bertujuan untuk membuktikan

bahwa metode ini dapat diaplikasikan dalam penentuan posisi. Dalam penelitian ini

terdapat empat macam percobaan metode videogrametri di laboratorium.

3.1.1 Persiapan Kamera

Dalam percobaan metode videogrametri di laboratorium ada tiga macam kamera

yang digunakan, yaitu Brica DV-H9, Sony DCR-SR100, dan opsi video dari kamera

SLR Canon EOS 600D.

3.1.1.1 Brica DV-H9

Berdasarkan informasi yang diperoleh dari situs internet Brica secara langsung

diperoleh spesifikasi yang diperlukan pada tabel berikut.

Tabel 3-1 Spesifikasi Kamera Brica DV-H9

Image sensor 5.0 megapixels CMOS sensor (max 16.0megapixels)

Lens aperture Aperture (F/2.8-6)

Focusing Range Normal : 1.2m~∞ Macro : 20 cm

Shutter Speed 2sec - 1/2000sec

Movie Size D1(720x480) @30fps

VGA(640x480) @30fps

QVGA(320x240) @30fps

Gambar 3-1 Brica DV-H9 (Putra, 2012)

11

Gambar 3-2 Sony DCR-SR100 (Sony, 2012)

3.1.1.2 Sony DCR-SR100

Berdasarkan informasi yang diperoleh dari situs internet Sony Electronic secara

langsung diperoleh spesifikasi yang diperlukan pada tabel sebagai berikut.

Tabel 3-2 Spesifikasi Kamera Sony DCR-SR100

Effective Video Resolution 2.0 megapixels

Effective Sensor Resolution 3.05 megapixels

Camcorder Media Type Hard disk drive

Optical Sensor Size1/3"

Lens Sistem

Type Carl Zeiss 10.0 x x Zoom lens - 5.1 mm - 51.0 mm - F/1.8-2.9

Recording Size HQ (440 min) @ 30 fps

3.1.1.3 Spesifikasi Video Canon EOS-600D

Berdasarkan informasi yang diperoleh dari situs internet Canon secara langsung

diperoleh spesifikasi yang diperlukan pada tabel berikut.

Gambar 3-3 EOS-600D (Canon, 2010)

12

Tabel 3-3 Spesifikasi Video Canon EOS-600D

Shutter Speed 30 - 1/4000 seconds + blub

Maximum Movie Resolution 1920 x 1080 pixels

Maximum Movie Frames Per Second 29 fps

Maximum Movie Duration 29 Minutes or 4GB

Recording Size HD (330Mb/min) @ 50 fps

SD (82.5Mb/min) @ 25 fps

3.1.1 Kalibrasi Kamera

Kamera yang digunakan dalam penelitian ini adalah kamera digital non-metrik

yang didesain tidak untuk keperluan fotogrametri. Hal ini menyebabkan pengukuran

yang dilakukan melalui foto yang dihasilkan dari kamera tersebut dihinggapi oleh

kesalahan murni yang disebabkan oleh desain dan struktur kameranya. Untuk

menyelesaikan masalah ini maka perlu dilakukan proses kalibrasi kamera.

Proses kalibrasi kamera merupakan penentuan karakteristik dari jalannya sinar

yang masuk ke dalam kamera saat terjadi eksposur. Parameter yang dihasilkan dari

proses kalibrasi kamera ini disebut dengan parameter orientasi dalam. Kalibrasi

kamera dilakukan untuk menentukan parameter internal kamera meliputi panjang

fokus (f), titik pusat fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K1, K2, K3, P1 dan P2),

serta distorsi akibat perbedaan penyekalaan dan ketidakortogonal antara sumbu X

dan Y (Fraser, 1997).

Gambar 3-4 Distorsi Lensa pada Kamera non-Metrik (Lightcraft, 2012)

13

Penentuan parameter orientasi dalam pada kamera video dan kamera SLR

dilakukan dengan melakukan pengambilan gambar atau video di setiap sisi lembar

kalibrasi, dimana masing masing sisi direkam dengan posisi kamera tegak dan

mendatar. Dengan demikian terdapat 8 rekaman video pada masing-masing kamera.

Untuk setiap kamera video dilakukan perekaman minimal berdurasi 3 detik yang

nantinya akan diekstrak menjadi image-image sebelum dilakukan proses kalibrasi

menggunakan perangkat lunak Photomodeler.

Gambar 3-5 Lembar Kalibrasi

3.1.2 Desain dan Instalasi Sistem

Sistem didesain agar posisi dan orientasi kamera dapat diketahui sehingga posisi

dari objek yang akan ditentukan dapat diketahui pula. Pada saat percobaan acuan

pengukuran yaitu lembar kalibrasi (akan dijelaskan pada pendefinisian kerangka

dasar) ditempel di dinding, kamera diinstalasi di depan lembar kalibrasi tersebut,

kemudian objek yang akan ditentukan koordinatnya ditempatkan di antaranya.

Gambar 3-6 Contoh Instalasi Sistem (Percobaan 4)

14

3.1.3 Pendefinisian Kerangka Dasar

Kerangka dasar pada percobaan metode videogrametri didefinisikan dengan

menggunakan lembar kalibrasi yang ditempel di dinding. Titik nol merupakan titik

ke-4 pada lembar kalibrasi, sumbu x positif merupakan garis dari titik 4 ke titik 2

yang berjarak 630 mm, sumbu y positif merupakan garis dari titik 4 ke titik 3 yang

juga berjarak 630 mm, sedangkan sumbu z merupakan garis tegak lurus dari sumbu x

dan sumbu y.

Gambar 3-7 Kerangka Dasar Percobaan di Laboratorium

3.1.4 Perekaman Video

Perekaman video dilakukan setelah sistem terinstalasi sesuai desain agar

diperoleh hasil yang optimum. Proses perekaman disesuaikan dengan lama

percobaan yang dibutuhkan. Pada kamera Brica DV-H9 digunakan opsi perekaman

terbaik yaitu D1, pada Sony DCR-SR100 digunakan opsi perekaman terbaik yaitu

High Quality (HQ), sedangkan pada EOS-600D digunakan opsi perekaman SD agar

waktu perekaman yang tersedia banyak karena jika menggunakan perekaman High

Definition (HD) maka waktu perekaman yang tersedia sangat sedikit.

3.1.5 Sinkronisasi Waktu

Terdapat beberapa cara yang berbeda dalam melakukan sinkronisasi pada

percobaan di laboratorium. Pada percobaan ke-1, sinkronisasi dilakukan dengan

menghidup-matikan senter yang juga sebagai objek yang akan ditentukan posisinya.

Pada percobaan ke-1 ini, posisi senter yang akan ditentukan adalah posisi senter pada

saat hidup.

15

Pada percobaan ke-2, sinkronisasi dilakukan dengan menggunakan timer yang

direkam sebelum percobaan dilakukan. Kemudian rekonstruksi dilakukan dengan

menggunakan frame-frame yang pada saat yang sama. Pada percobaan ke-3 dan

percobaan ke-4, sinkronisasi dilakukan dengan menggunakan timer yang terus

menyala hingga percobaan selesai.

3.1.6 Ekstraksi Video

Setelah diperoleh rekaman dari masing-masing kamera, maka proses selanjutnya

adalah melakukan ekstraksi video menjadi frame-frame. Kemudian frame-frame ini

dipasangkan berdasarkan waktu yang sama sehingga proses interseksi dapat

ditentukan. Proses ekstraksi video ini dilakukan menggunakan perangkat lunak Video

to JPG Converter dari DVD Video Soft. Ada beberapa pilihan dalam perangkat lunak

ini tetapi yang digunakan dalam adalah ekstraksi setiap frame dari perekaman agar

diperoleh frame untuk setiap detik.

Gambar 3-8 Perangkat Lunak Ekstraksi Video

3.1.7 Reseksi

Tahapan selanjutnya adalah reseksi. Proses reseksi bertujuan untuk mendapatkan

parameter orientasi luar (posisi dan orientasi) kamera yang digunakan. Untuk

mendapatkan besaran parameter orientasi luar diperlukan minimal 3 titik kontrol

16

yang diketahui dalam sistem koordinat ruang. Titik yang didefinisikan adalah titik

pada kerangka dasar yaitu titik 4, titik 3, dan titik 2 pada lembar kalibrasi yang

ditempel di dinding. Ke-4 percobaan melakukan proses reseksi yang sama.

Gambar 3-9 Reseksi Brica DV-H9

Gambar 3-10 Reseksi Sony DCR-SR100

Gambar 3-11 Reseksi EOS-600D

3.1.8 Interseksi

Proses interseksi dapat dilakukan jika posisi dan orientasi dari kamera diketahui.

Dengan menggunakan minimal dua frame yang merekam objek yang sama pada saat

yang sama maka posisi dari suatu objek dapat ditentukan.

3.1.8.1 Interseksi Percobaan 1

Posisi objek yang akan ditentukan dalam percobaan 1 adalah titik tengah senter.

Terdapat lima posisi yang akan ditentukan selama senter bergerak.

17

Gambar 3-12 Senter yang Digunakan

Gambar 3-13Posisi 1 Percobaan 1

Gambar 3-14 Posisi 5 Percobaan 1

3.1.8.2 Interseksi Percobaan 2

Percobaan ke-2 bertujuan untuk membuat animasi rangka manusia. Terdapat 7

frame yang akan diolah. Langkah pertama dalam percobaan ke-2 adalah menentukan

koordinat coded target terlebih dahulu, kemudian menarik garis sehingga

membentuk rangka manusia, dan terakhir adalah menggabungkan ke-7 frame yang

telah direkonstruksi tersebut.

18

Gambar 3-15 Coded Target

Gambar 3-16 Posisi 1 Percobaan 2

Gambar 3-17 Posisi 7 Percobaan 2

3.1.8.3 Interseksi Percobaan 3

Tujuan dari percobaan ke-3 adalah untuk menentukan kecepatan dari perubahan

posisi suatu objek. Objek yang akan ditentukan adalah kecepatan jatuh dari grip

sepeda.

Gambar 3-18 Grip Sepeda yang Dijatuhkan

19

Gambar 3-19 Posisi 1 Percobaan 3

Gambar 3-20 Posisi 2 Percobaan 3

Gambar 3-21 Posisi 3 Percobaan 3

3.1.8.4 Interseksi Percobaan 4

Pada percobaan ke-4 coded target ditempelkan pada ban sepeda untuk

membuktikan trajektori dari rangkaian posisi coded target membentuk lingkaran

sesuai dengan pergerakan ban sepeda.

Gambar 3-22 Salah Satu Frame Percobaan 4

20

3.2 Aplikasi di Lapangan

Pada saat di lapangan, metode videogrametri diaplikasikan dalam penentuan

posisi bom untuk trajektori. Bom yang akan ditentukan adalah Bom BTN-250 yang

dilepaskan dari pesawat Sukhoi TNI-AU.

3.2.1 Persiapan Kamera

Pada saat proses perekaman di lapangan digunakan 2 jenis kamera, yaitu kamera

video Sony DSR-PD177 sebanyak 6 unit yang digunakan untuk proses perekaman

video bom sejak dilepaskan hingga meledak di tanah. Selain itu digunakan 1 kamera

SLR Nikon D5000 yang digunakan untuk membantu dalam pengambilan foto ram

untuk proses pemodelan kerangka ram.

3.2.1.1 Spesifikasi Sony DSR-PD177

Berikut spesifikasi dari kamera video Sony DSR-PD177.

Tabel 3-4 Spesifikasi Kamera Sony DSR-PD177

Lens Sony G Lens, 20x (optical), f = 4.1 to 82mm, f = 29.5 to 590 mm

at 16:9 mode, f = 36.1 to 722 mm at 4:3 mode, filter diameter:

72mm

Imaging Sistem 1/3 inch-type, progressive 3 ClearVid CMOS Sensor sistem with

Exmor technology

Gambar 3-23 Kamera Video Sony DSR-PD177 (Ciel, 2012)

Gambar 3-24 Nikon D5000 (Butler, Westlake, & Britton, 2011)

21

3.2.1.2 Spesifikasi Nikon D5000

Berikut spesifikasi dari kamera SLR Nikon D5000.

Tabel 3-5 Spesifikasi Kamera SLR Nikon D5000

Sensor 23.6 × 15.8 mm Nikon DX formatRGB CMOS sensor, 1.5 × FOV

crop

Maximum Resolution 4,288 × 2,848 (12.3 effective megapixels)

3.2.2 Kalibrasi Kamera

Kalibrasi Kamera merupakan proses untuk mengetahui parameter parameter

internal kamera, yaitu jarak utama foto (c), titik utama foto (xo, yo), distorsi radial

(δr) maupun tangensial (δp) dari lensa. Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan

bingkai kalibrasi khusus dan dilakukan pada saat, sebelum, dan sesudah pengambilan

data dilakukan. Sebenarnya, kalibrasi pada saat bersamaan dengan proses

pengambilan data (on the job calibration) akan lebih baik. Setelah set data parameter

internal kamera dari hasil kalibrasi diperoleh, maka akan dilakukan uji stabilitas dari

set parameter yang dihasilkan sehingga diperoleh nilai parameter yang stabil dan

memenuhi syarat statistik yang ditetapkan.

Gambar 3-25 Lembar Kalibrasi

3.2.3 Desain dan Instalasi Sistem

Desain dan instalasi sistem peralatan di lokasi pengambilan data meliputi

instalasi kamera video, dan instalasi target pada daerah lintasan yang sudah

ditentukan sebelumnya. Sistem kamera ditempatkan di 2 menara pengamatan.

Kamera-kamera tersebut diarahkan ke rencana lintasan jatuhnya bom.

22

Gambar 3-26 Desain Pengambilan Data di Lapangan

Pada tahap ini juga dilakukan penempatan seluruh kamera di menara atau station

dan penyocokan arah pengambilan dan memastikan beberapa titik di ram dan titik

kontrol dapat dilihat dari kamera.

Gambar 3-27 Posisi Kamera di Station 1

Gambar 3-28 Posisi Kamera di Station 2

3.2.4 Pendefinisian Kerangka Dasar

Pada pengukuran kali ini, pengadaan pengukuran kerangka dasar digunakan

Metode Poligon Tertutup. Poligon merupakan rangkaian titik-titik yang membentuk

suatu rangkaian segi banyak. Pada rangkaian tersebut diperlukan jarak mendatar dan

sudut mendatar yang di gunakan untuk menentukan posisi horizontal relatif titik-titik

poligon, artinya letak satu titik terhadap titik lainnya dalam suatu sistem koordinat.

Alat yang digunakan yaitu ETS (Electronic Total Station). Pada poligon tertutup,

titik awal dan titik akhir berada pada koordinat yang sama atau titik yang sama,

23

dengan syarat adanya sudut jurusan awal. Kontrol yang diaplikasikan adalah kontrol

sudut dan kontrol absis dan ordinat.

Gambar 3-29 Pengukuran Posisi Kamera Menggunakan ETS

Sebelum dilakukan pengukuran kerangka dasar, terlebih dahulu dilakukan

pemasangan dan penandaan patok/pilar. Patok/pilar harus cukup kuat agar dapat

bertahan dalam jangka waktu yang lama karena penggunannya yang terus menerus

selama pemetaan dan untuk keperluan di waktu yang akan datang. Lokasi

penanaman patok/pilar harus di tempat yang stabil dan tanah yang keras.

Setelah patok/ pilar terpasang maka pengukuran kerangka dasar dapat dilakukan.

Jumlah titik kerangka dasar pada pengukuran kali ini sebanyak 3 titik. Langkah yang

dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Pencantuman kode serta nomor sesuai dengan rencana.

2. Membuat sketsa daerah di sekitar patok/pilar serta jalan untuk mencapai

patok/pilar itu.

3. Pengukuran.

4. Memasang alat dan mengatur sumbu tegak

5. Mengukur Sudut dan Jarak

6. Prisma atau reflector dipakai sebagai target bidikan yang diletakkan pada titik-

titik kerangka dasar horizontal. Jalon digunakan sebagai penegak target bidikan

(prisma).

7. ETS dibidikkan ke arah target di sebelah kiri untuk mendapatkan bacaan sudut

kiri, jarak dan sudut vertikal.

8. ETS dibidikkan ke arah target di sebelah kanan untuk mendapatkan bacaan sudut

kanan, jarak dan sudut vertikal.

9. Pengukuran sudut dan jarak dilakukan di setiap titik kerangka dasar.

10. Perhitungan meliputi pengkoreksian hasil ukuran, yaitu :

24

Menghitung koordinat dan ketinggian setiap titik.

Menyusun daftar koordinat dan ketinggian.

Gambar 3-30 Pengambilan Data Kerangka Dasar

Gambar 3-31 Skenario di Lapangan

3.2.4.1 Pengukuran Situasi

Pemetaan detail / situasi dilakukan dengan metode tachimetri yang hampir

menyerupai metode polar dan merupakan cara yang paling sering digunakan dalam

melakukan pemetaan situasi atau detail, terutama untuk pemetaan daerah yang luas

dan untuk detail-detail yang bentuknya tidak beraturan. Pengukuran situasi dilakukan

bersamaan dengan pengukuran titik-titik kerangka dasar (KDV dan KDH).

Pengukuran ini bertujuan untuk mendapatkan informasi mengenai detail dan situasi

keadaan permukaan tanah pada daerah yang akan dipetakan. Titik detail yang diukur

yaitu titik-titik target di tempat sekitar jatuhnya bom dan titik target (bola) pada ram.

25

Gambar 3-32 Pengambilan Data Situasi

Cara pengukuran titik-titik detail dengan metode tachimetri ini dilakukan dengan

dua cara, yaitu :

1. Pengukuran titik-titik detail dari titik kerangka dasar.

2. Pengukuran titik-titik detail dari titik bantu yang diikatkan dengan titik kerangka

dasar, titik bantu harus terlebih dahulu diikatkan dengan titik kerangka dasar

atau titik lain yang telah diikatkan pada titik kerangka dasar.

Data yang diambil di lapangan pada pemetaan situasi adalah :

1. Jarak mendatar antara titik kerangka dengan titik detail.

2. Sudut horizontal dari titik kerangka / titik bantu ke titik detail.

3. Sudut miring / zenith dari titik kerangka / titik bantu ke titik detail.

4. Perhitungan koordinat titik bantu dilakukan dengan cara polar dan koordinat titik

detail dengan cara ikatan ke muka.

Tahap berikutnya adalah pengambilan data foto. Skenario di lapangan ketika

pengambilan data dilapangan dibagi dalam 2 kegiatan :

1. Pengambilan data untuk penentuan orientasi luar kamera

Parameter orientasi luar kamera yang ada di menara pengamatan diukur dengan

memanfaatkan bingkai atau target-target yang ditempatkan di lapangan yang

telah diikatkan pada kerangka dasar. Desain dan penempatan bingkai atau target

ini dilakukan langsung di lapangan.

2. Pengambilan data posisi jatuhnya bom

26

Skenario dilapangan ketika pengambilan data diilustrasikan pada gambar 3.4..

Sistem kamera akan ditempatkan di 2 menara pengamatan dan 1 pesawat

pengintai. Jarak antara menara 1 dan2 adalah sekitar 830 meter. Tinggi pesawat

dari atas tanah ketika bom dijatuhkan adalah sekitar 3000 feet atau 914 meter.

Jarak dari menara 1 maupun 2 ke lintasan jatuhnya bom diharapkan adalah

maksimum sekitar 800 meter. Dengan konfigurasi seperti ini maka dapat

ditentukan beberapa hal penting seperti jarak utama atau focal length kamera,

resolusi geometri kamera, dan jumlah kamera.

3.2.5 Perekaman Video Pelepasan Bom

Perekaman video pelepasan bom dilakukan selama delapan jam. Hal ini

dikarenakan proses pengisian bom dari pesawat sukhoi hingga kembali lagi ke

tempat pelepasan bom menghabiskan waktu sekitar satu jam. Proses pengisian

amunisi hingga datang ke tempat pelepasan bom disebut periode. Total terdapat tiga

periode dalam penelitian ini. Setiap periode terdapat run, yaitu proses pesawat berada

pada lintasan menuju target. Ada beberapa run, akan tetapi hanya 2 run saja yang

membawa bom tajam BTN-250 yang semuanya dilakukan pada period ke-3. Masing-

masing run melepaskan dua amunisi sehingga total ada empat bom tajam. Akan

tetapi hanya ada dua bom yang meledak, yaitu masing-masing satu di setiap run.

Gambar 3-33 Proses Perekaman Video Pelepasan Bom

27

3.2.6 Sinkronisasi Waktu

Metode videogrametri membutuhkan sinkronisasi waktu dalam pelaksanaannya

karena saat pengolahan nantinya akan diambil dua frame dari station dan kamera

yang berbeda pada waktu yang sama.

Sinkronisasi waktu pada video dilakukan dengan menggunakan dua stopwatch

dari BlackBerry yang memiliki ketelitian sampai millisecond. Awalnya kedua

stopwatch tersebut dimulai pada waktu yang sama, namun tetap karena

menggunakan tangan manusia dalam memencet tombolnya, maka akan terjadi

perbedaan sekitar beberapa detik atau millisecond. Kemudian kedua stopwatch ini

direkam oleh salah satu kamera untuk nantinya dilihat seberapa jauh perbedaannya.

Kemudian setiap station diberikan satu stopwatch tersebut yang lalu akan

ditunjukkan pada setiap kamera pada setiap periode terbang akan dimulai. Di akhir

sesi terbang seluruhnya, kedua stopwatch tersebut digabungkan kembali untuk

melihat kestabilan stopwatch selama percobaan berlangsung.

3.2.7 Ekstraksi Video Menjadi Multiple-image

Pada dasarnya suatu video merupakan kumpulan image yang sangat banyak

dalam interval waktu yang sangat singkat sehingga menyebabkan efek gerak. Konsep

ini yang digunakan dalam videogrametri. Sehingga pada dasarnya videogrametri

menggunakan prinsip yang sama dengan fotogrametri.

Dalam penelitian ini, proses ekstraksi video menjadi kumpulan image dilakukan

dengan menggunakan perangkat lunak Video to JPG Converter dari DVD Video Soft.

Ada beberapa pilihan dalam perangkat lunak ini tetapi yang digunakan dalam adalah

ekstraksi setiap frame dari perekaman.

3.2.8 Reseksi

Reseksi dilakukan dengan menggunakan koordinat setiap persilangan pada ram

yang menghadap setiap kamera. Hasil dari reseksi adalah parameter orientasi luar

dari setiap kamera yaitu posisi kamera (X, Y, Z) dan orientasinya (Az, El, Ro).

Reseksi dilakukan menggunakan perangkat lunak Australis. Dengan

menggunakan koordinat-koordinat ram yang telah ditransformasikan ke dalam sistem

koordinat lokal yang didefinisikan, maka koordinat-koordinat ram yang terlihat pada

kamera video dapat dijadikan sebagai titik sekutu. Kemudian dengan proses bundle

28

adjustsment diperoleh parameter orientasi luar dari masing-masing kemera yaitu 3

parameter posisi dan 3 parameter orientasi.

Gambar 3-34 Reseksi Kamera 1

Gambar 3-35 Reseksi Kamera 2

Gambar 3-36 Reseksi Kamera 3

Gambar 3-37 Reseksi Kamera 4

Gambar 3-38 Reseksi Kamera 5

Gambar 3-39 Reseksi Kamera 6

3.2.9 Interseksi

Interseksi dilakukan dengan menggunakan dua foto dari dua kamera yang

berbeda pada saat yang sama untuk sudut yang sama. Dari proses interseksi akan

diperoleh posisi (X, Y, Z) dari objek yang diinginkan.

29

Gambar 3-40 Proses Pelepasan Bom

Gambar 3-41 Ledakan Bom di Tanah

Posisi bom tajam pada saat terjadi ledakan dilepas (release) pada saat periode 3

run 3 yang kemudian direkam menggunakan kamera satu pada station dua dan

kamera empat pada station satu. Sedangkan pada saat bom meledak di tanah data

direkam menggunakan kamera tiga pada station dua dan kamera lima pada station

satu.