Tugas Mata Kuliah Integrasi Sensor Program Studi Magister Teknik Geomatika, Universitas Gadjah Mada Discover the world's research25+ million members160+ million publication billion citationsJoin for free ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System MOBILE MAPPING SYSTEM USING ACTION CAMERA Disusun oleh Luhur Moekti Prayogo 19/449597/PTK/12856 INTEGRASI SENSOR Dosen Pengampu Dr. Catur Aries Rokhmana, PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK GEOMATIKA DEPARTEMEN TEKNIK GEODESI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System MOBILE MAPPING SYSTEM USING ACTION CAMERA I. Nama, Fitur, dan Kemampuan Utama Sistem Seiring perkembangan zaman, kebutuhan akan data spasial kian meningkat. Dalam mengimbangi kebutuhan tersebut diperlukan teknik akuisisi data yang efektif, dengan upaya dan waktu yang minimal untuk memperoleh hasil yang maksimal Sabastian dkk, 2019. Dari hal tersebut, muncul metode Mobile Mapping System MMS yang memanfaatkan perkembangan instrumen dalam kegiatan pemetaan. MMS merupakan platform yang bergerak dan menggunakan Direct Georefrencing System DGS dan remote sensor untuk proses sinkronisasi, menghubungkan dengan waktu, data, dan untuk memperoleh posisi dan orientasi dari platform Sergio Madeira, 2012. MMS telah menjadi tren yang muncul dalam pemetaan karena memungkinkan implementasi konsep geodetik Schwarz dan El-Sheimy, 1996. Tidak hanya itu, MMS juga mempunyai kelebihan dibandingkan dengan teknik akuisisi lain antara lain a. Dapat diaplikasikan di area yang sulit diakses oleh survey terestrial, b. Menghasilkan data yang dapat diproses di kantor, c. Memiliki parameter yang berubah dan akuisisi data yang fleksibel, d. Membutuhkan waktu yang relatif singkat, e. Memiliki kualitas data yang akurat termasuk informasi elevasi, dan f. Mengurangi pekerjaan lapangan Salah satu aplikasi Mobile Mapping adalah dengan menggunakan Action Camera. Menurut Cruz dkk 2015, penggunaan action camera dalam pengambilan data memiliki kelebihan antara lain sebagai berikut a. Pengambilan data bersifat fleksibel, b. Membutuhkan biaya yang minimal Penggunaan action camera dalam pengambilan data pada teknik MMS memiliki kemampuan antara lain yaitu sebagai berikut a. Tidak memerlukan GCP premark/ postmark, b. Pemrosesan hasil akuisisi dilakukan hanya pada tengah gambar, c. Setting alat dapat dilakukan di dalam kendaraan, ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System d. Pengambilan data dapat dilakukan dengan dengan menaiki kendaraan tersebut maksimal 15km/ jam e. Dapat dilakukan dengan metode fotogrametri jarak dekat, sehingga metode ini memungkinkan pengguna untuk mengambil data dalam rentang jarak kurang dari 300 meter Wolf dkk, 2014. II. Arsitektur Sistem, Sensor yang Digunakan dan Cara Kerjanya Kamera yang digunakan dalam sistem ini adalah GoPro Hero 5 Black. Kamera ini memiliki kemampuan yang sangat kuat yang dapat dio perasikan pada kondisi ekstrem, dan memiliki dimensi yang cukup kecil serta berat yang ringan. Kamera ini berperan dalam perekaman video extraction frame untuk pemrosesan forogrametri. Prinsip kerja Action Camera yaitu menggabungkan kamera dengan GPS yang bertujuan untuk tagging posisi dan waktu GPS. Pada gambar 1 menunjukkan letak action camera yang dipasang di samping kaca spion pada mobil. Gambar 1. Kamera GoPro dalam kotak pemasangannya, terpasang di samping kaca spion kendaraan Gonçalves dkk, 2018 A. Karakteristik Kamera Karakteristik kamera GoPro Hero 5 Black yang digunakan untuk aplikasi Mobile Mapping System adalah sebagai berikut a. GoPro Hero 5 Black mampu menghasilkan 3 foto setiap 2 detik dengan resolusi 12 megapiksel ketika bergerak dengan kecepatan 15 m / s di jalan, b. Kamera ini memperoleh video dalam berbagai resolusi, frame rate dan processing method, dan ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System c. Gambar yang dihasilkan memiliki resolusi tertinggi 4K, memiliki ukuran sekitar 8 megapiksel pada 30 frame per detik fps. Gambar 2. Hasil akuisisi data dengan action camera Wide Mode kiri dan Linear Mode Kanan hasil koreksi Linear Mode bertujuan untuk menghilangkan distorsi radial dan wide mode. Kemudian untuk lebih jelasnya berikut tabel Videos Mode yang dihasilkan oleh kamera GoPro Hero 5 Tabel 1. GoPro Hero 5 Videos Mode Asalan memilih video mode dalam aplikasi MMS menggunakan Action Camera a. Menghasilkan Frame rates fps lebih tinggi, b. Mengurangi efek shutter pada gambar yang dihasilkan, c. Pada mode video menyediakan koreksi linear gambar, dan d. Tersedia dua resolusi yang dihasilkan resolusi tinggi dan 2,7 K pada 60 fps dengan ukuran 4 megapiksel. B. Ekstraksi FrameHasil akuisisi data diekstraksi dalam format JPEG dari file video MP4 menggunakan software FFMPEG Gonçalves dkk, 2018. Kelebihan dari aplikasi ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System FFMPEG adalah dapat mengekstraksi blok data GPS dan data sensor lain. Persamaan 1 dibawah digunakan untuk menghitung frame time n dalam detik. Jumlah rata-rata aktual frame/ detik sebanyak 60 fps GoPro, 2018a.  C. Proses KalibrasiAction Camera dapat dikalibrasi dengan cara yang sama seperti kamera yang lainnya Balletti et al., 2014. Persamaan 2 menjelaskan perkiraan jarak fokus sebuh kamera yang dapat dihitung, jika arah horizontal 2704 piksel dan besaran sudut 850   Dengan beberapa gambar dapat dilakukan kalibrasi otomatis dengan software Agisoft Photoscan. Tujuan dari koreksi ini yaitu untuk mengurangi distorsi foto dan menyisakan distorsi radial serta tangensial mencapai kurang dari 10 piksel di setiap sudut gambar. Gambar 2. Diagram lengkap dari georefrensi elemen – close range Sheimy, 2005 ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System D. GPS Positioning Positioning bertujuan untuk menggabungkan unit kamera dengan GPS untuk penentuan posisi dengan akurasi yang cukup baik dengan ketelitian beberapa meter. Format yang disediakan yaitu dalam Header EXIF dari JPEG. Action Camera tidak menyediakan format khusus/ standart untuk penyimpanan posisi. Dalam video MP4 yang diperoleh dari GoPro, data disimpan dalam blok file video. Baru-baru ini perusahaan GoPro GoPro, 2018b telah merilis informasi tentang GoPro Metadata Format GPMF namun tidak banyak informasi yang disimpan dalam metadata ini. Langkah-langkah untuk mendapatkan solusi tentang permasalahan ini adalah sebagai berikut a. Penggunaan software komersial “Race Render”, b. Tujuannya untuk mengekstrak waktu dan posisi GPS dari video, c. Data GPS diperoleh pada frekuensi 18 Hz, dan d. Waktu, lintang, bujur, dan tinggi di atas ellipsoid dapat langsung direkam. Tabel 2 dibawah menunjukkan statistik kesalahan yang ditemukan dari Action Camera yang digunakan. Akurasi planimetrik RMSE lebih baik dari 2 meter. Tabel 2. Statistik GoPro dari Kesalahan Penentuan Posisi GPS Untuk mencapai pemetaan skala besar maka dibutuhkan GNSS ke dalam sistem. Untuk menghitung waktu semua frame yang dihasilkan dari perekaman yaitu menggunakan persamaan 1. ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System III. Data yang Direkam dan Cara Proses Datanya A. GNSS Positioning Berikut langkah-langkah positioning dengan GNSS a. GNSS Trimble R6 dipasang pada dasbor kendaraan, b. Antena pusat terletak pada poros kendaraan, c. Metode RTK menerima koreksi dari ReNEP, jaringan nasional stasiun permanen GNSS DGT, 2018 melalui komunikasi seluler, d. Kemudian data diolah kembali PPK agar memiliki akurasi yang lebih baik, e. Pengemudi menyesuaikan kecepatan kendaraan 15 km/ jam, dan f. Dalam lingkungan perkotaan yang padat, persentase perbaikan yang dicapai rendah proses seleksi pasca pemrosesan. Karena MMS yang dimaksudkan adalah planimetri, dan tidak ada perangkat keras tambahan untuk memberikan orientasi kamera, dan azimuth dari lintasan yang harus dihitung, maka dari receiver GNSS kita dapat menghitung titik i, azimuth dengan persamaan berikut    Dimana E, N adalah koordinat planar B. Sistem Kalibrasi Berikut langkah-langkah sistem kalibrasi pada aplikasi MMS menggunakan Action Camera a. Kamera dan receiver dipasang bersamaan pada kendaraan, b. Dua titik pada kendaraan A dan B, antena GNSS, dan kamera disetting dalam satu set di depan kamera, c. Pengukuran dan setting alat tersebut memungkinkan untuk menghitung posisi relatif dalam kerangka refrensi dari Antena GNSS dan kamera jarak dan sudut, d. Poin-poin yang disurvei di depan kamera, yang juga terlihat dalam video digunakan untuk memperkirakan suatu titik dalam garis tengah kamera, dan juga menghitung sudut, antara poros kendaraan dan lintasan. ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System Gambar 4. Skema planar pada kendaraan dengan antena GNSS dan kamera CAM - sumbu kamera dan titik yang disurvei C. Interpolasi Posisi Dalam proses interpolasi posisi dapat dilakukan sebagai berikut a. Poin diterima oleh receiver Trimble pada 1 Hz, yang kemudian diproses ke kamera, b. Dengan kecepatan 10 hingga 15 m/ s kerapatan titik relatif kecil. Interpolasi linear tidak sesuai untuk memodelkan lintasan, terutama pada kurva, c. Karena jumlah yang berlebihan maka dilakukan proses seleksi jarak antar posisi berturut-turut adalah 1 meter lingkaran kecil pada gambar 4. Gambar 5. GNSS, posisi kamera dari GNSS dan interpolasi posisi kamera pada interval 1 m D. Proses Triangulasi Triangulasi dapat dilakukan sebagai berikut a. Seperti penjelasan sebelumnya, sistem dimaksudkan untuk diterapkan penentuan koordinat planar, dengan asumsi beberapa syarat, seperti kamera ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System yang selalu berposisi horisontal, sehingga objek vertikal akan tampak vertikal pada gambar, b. Untuk objek tertentu, sehubungan dengan gambar garis tengah gambar 6a, bisa ditransformasikan menjadi azimuth, menurut persamaan 4 c. Gambar 5b menunjukkan sinyal yang sama dalam frame yang lebih baru interval 9 frame, d. Dapat dilihat bahwa disini sinyal tidak selalu vertikal tetapi perbedaan dari atas ke bawah kecil.    dimana αk adalah azimuth kamera dari gambar k Gambar 6. Observasi objek vertikal dalam 2 frame. Hanya koordinat x yang dilakukan pengukuran Dua garis azimuth α1 dan α2 didefinisikan pada point, dan P dapat dihitung gambar 7 Gambar 7. Intersection planar dari garis yang didefinisikan dari sebuah objek pada dua frame yag berbeda ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System IV. Produk Dasar yang Dihasilkan MMS dengan Action Camera menghasilkan akurasi sebagai berikut a. MMS dapat memberikan data dengan akurasi posisi yang sesuai untuk skala peta 1 2000, atau lebih baik, b. MMS dapat melengkapi data peta skala besar yang dihasilkan oleh udaratapi fotogrametri, c. Masih diperlukan evaluasi untuk meningkatkan kualitas data MMS Evaluasi mengenai produk yang dihasilkan metode MMS menggunakan Action Camera a. Estimasi dari parameter yang terlibat, seperti jarak fokus, atau sudut α mungkin memiliki beberapa pengaruh dalam kualitas data yang dihasilkan, b. Kesalahan 1º sudut azimuth memberikan kesalahan planar 17 cm pada jarak 10 meter, c. Kalibrasi kamera yang lebih teliti, dapat mengurangi distorsi radial residual, d. Teknik kalibrasi waktu perlu adanya peningkatan untuk menghasilkan data yang lebih akurat, e. Mengganti lensa kamera dengan lensa non distorsi, f. Kecepatan kendaraan disesuaikan maksimal 15km/ jam. Gambar 8. Point Cloud dari Video Frame ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System V. Potensi aplikasinya di Indonesia a. Aplikasi Pencitraan & Pemetaan Kemungkinan akan ada beberapa perusahaan komersial pemetaan yang akan menekuni aplikasi MMS. Perusahaan tersebut akan mengadalkan MMS dalam memproduksi data secara cepat dan hasil yang akurat. Misalnya produksi 3D city model, proyek rekonstruksi, dan pengukuran volume tambang. b. Perawatan & Manajemen Jalan Kelompok utama lain dari perusahaan komersial yang bergerak di bidang operasi pemetaan adalah yang melakukan survei jalan, infrastruktur untuk keperluan pemeliharaan dan manajemen bidang transportasi. c. Bidang-bidang Lainnya a. Mitigasi bencana, b. Inventarisasi gedung atau bangunan, dan c. Kadaster. ESSAY Integrasi Sensor – Mobile Mapping System Daftar Pustaka Balletti, C., Guerra, F.,Tsioukas, V. and Vernier, P., 2014. Calibration of Action Cameras for Photogrammetric Purposes. Sensors,2014, 14, pp. 17471 17490. Cruz, D., Patricia Kristen.,Magtalas, M. S. Lyle., Principe, Jeark., 2015. “3D Model Generation Using Photogrammetric Analysis of Paired GoProTMVideo”, Philippines. Gonçalves dkk, 2018. Mobile Mapping System Based on Action Cameras. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-1, 2018 ISPRS TC I Mid-termSymposium “Innovative Sensing – From Sensors to Methods andApplications”, 10–12 October 2018, Karlsruhe, Germany. GoPro, 2018b. GPMF -GoPro Metadata . GPro, 2018a. Hero5 Black User Manual. Available on line M_E Madeira, S., Gonçalves, Bastos, L., 2010. Photogrammetric mapping and measuring application using MATLAB. Computers & Geosciences366,pp. 699-706. Petrie G, 2010. Mobile Mapping Systems An Introduction to the Technology. Geo Informatics. Sabastian dkk, 2019. Aplikasi Mobile Mapping System Menggunakan Action Camera Untuk Pemodelan Tiga Dimensi Fasad Bangunan. Skripsi. Universitas Gadjah Mada. Schwarz, and El-Sheimy, N., 1996, “Kinematic Multi-sensor Systems For Close Range Digital Mapping” , ISPRS 1996, Commission V, Working Group III, Vienna, Austria, July 9-19, 1996, Invited Paper. Sheimy, 2005. An Overview of Mobile Mapping Systems. From Pharaohs to Geoinformatics FIG Working Week 2005 and GSDI-8 Cairo, Egypt April 16-21, 2005. Wolf, Paul R,. Dewitt, Bon A., Wilkinson, Benjamin E., 2014. Element of Photogrammetry with Applications in GIS, 4th edition, McGraw-Hill Book Company. ISBN 978-0-07-176111-6. ResearchGate has not been able to resolve any citations for this use of action cameras for photogrammetry purposes is not widespread due to the fact that until recently the images provided by the sensors, using either still or video capture mode, were not big enough to perform and provide the appropriate analysis with the necessary photogrammetric accuracy. However, several manufacturers have recently produced and released new lightweight devices which are a easy to handle, b capable of performing under extreme conditions and more importantly c able to provide both still images and video sequences of high resolution. In order to be able to use the sensor of action cameras we must apply a careful and reliable self-calibration prior to the use of any photogrammetric procedure, a relatively difficult scenario because of the short focal length of the camera and its wide angle lens that is used to obtain the maximum possible resolution of images. Special software, using functions of the OpenCV library, has been created to perform both the calibration and the production of undistorted scenes for each one of the still and video image capturing mode of a novel action camera, the GoPro Hero 3 camera that can provide still images up to 12 Mp and video up 8 Mp paper describes a software application developed using the MATLAB language for a mobile mapping system MMS implemented at the University of Porto. An MMS includes a survey stage, where direct navigation and imaging sensors are mounted rigidly in a vehicle, to acquire time-synchronized navigation and image data. It also includes a processing stage which manipulates all the collected data to obtain absolute or relative coordinates for the object points appearing in the images. This report focuses mainly on the development of procedures to acquire images with time-tag information, perform several image manipulations, implement photogrammetric and matching algorithms, and put it all together in a user-friendly graphic interface. One of the main objectives during the application development was to keep this standard MMS procedure as simple as possible. MATLAB has proven to be a very well-suited platform for achieving the proposed objectives, with the advantage that it made possible the construction of a user-friendly graphic Model Generation Using Photogrammetric Analysis of Paired GoProTM VideoD CruzPatricia KristenM S MagtalasLyleJeark PrincipeCruz, D., Patricia Kristen.,Magtalas, M. S. Lyle., Principe, Jeark., 2015. "3D Model Generation Using Photogrammetric Analysis of Paired GoProTM Video", Mapping System Based on Action Cameras. The International Archives of the PhotogrammetryGonçalves dkk, 2018. Mobile Mapping System Based on Action Cameras. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-1, 2018 ISPRS TC I Mid-term Symposium "Innovative Sensing -From Sensors to Methods and Applications", 10-12 October 2018, Karlsruhe, 2018a. Hero5 Black User Manual. Available on line M_E Mobile Mapping System Menggunakan Action Camera Untuk Pemodelan Tiga Dimensi Fasad BangunanSabastianSabastian dkk, 2019. Aplikasi Mobile Mapping System Menggunakan Action Camera Untuk Pemodelan Tiga Dimensi Fasad Bangunan. Skripsi. Universitas Gadjah Overview of Mobile Mapping Systems. From Pharaohs to Geoinformatics FIG Working Week 2005 and GSDI-8 CairoSheimySheimy, 2005. An Overview of Mobile Mapping Systems. From Pharaohs to Geoinformatics FIG Working Week 2005 and GSDI-8 Cairo, Egypt April 16-21, of Photogrammetry with Applications in GISPaul R WolfDewittA BonBenjamin E WilkinsonWolf, Paul R,. Dewitt, Bon A., Wilkinson, Benjamin E., 2014. Element of Photogrammetry with Applications in GIS, 4th edition, McGraw-Hill Book Company. ISBN 978-0-07-176111-6.

cara menggunakan action camera