APLIKASI REKONSTRUKSI OBJEK 3D DARI KUMPULAN GAMBAR 2D DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENERALIZED VOXEL COLORING Nama NPM Jurusan Pembimbing
: Charley C. Corputty : 11111620 : Sistem Informasi : Dr.-Ing. Adang Suhendra, SSi., SKom., MSc.
Latar Belakang Masalah Di era yang modern ini, informasi sangat dibutuhkan, baik di bidang pendidikan, industri, kesehatan, perdagangan dan keamanan. Informasi dibutuhkan agar semua persoalan dapat ditangani secara mudah dan cepat. Karena begitu pentingnya sebuah informasi, data yang diproses untuk dijadikan informasi pun menjadi lebih beragam. Tidak hanya data berupa huruf, angka dan suara, kini data berbentuk citra (gambar) juga sangat dibutuhkan sebagai bahan keakuratan sebuah informasi. Grafik komputer dan pengolahan citra tidak hanya dipakai dalam bidang Teknik Informasi saja, tetapi hampir dipakai dalam semua bidang ilmu, seperti arsitektur, desain grafis, industri, kesehatan dan lain-lain. Grafik komputer adalah sebuah ilmu komputer yang berkaitan dengan pembuatan dan manipulasi gambar (visual) secara digital. Bentuk sederhana dari grafik komputer adalah grafika komputer 2D yang kemudian berkembang menjadi grafik komputer 3D.
Latar Belakang Masalah (con’t) Teknologi yang sedang berkembang dalam bidang grafik computer yaitu pemodelan 3D. Dengan adanya pemodelan 3D ini banyak hal yang dapat dimudahkan contohnya dalam bidang industri dimana digunakan untuk pemodelan arsitektur yang akan dibuat seperti bangunan, jembatan, gedung pencakar langit dan lainnya, dalam bidang kesehatan juga digunakan untuk pemodelan organ tubuh manusia, pada bidang perfilman digunakan sebagai karakter dan objek untuk animasi. Terdapat beberapa metode dalam pemodelan 3D seperti Polygonal Modeling, NURBS Modeling, Digital Sculpting, Image Based Modeling dan 3D Scanner. Namun terdapat beberapa keterbatasan dalam beberapa metode tersebut dimana pada Polygonal Modeling untuk mendapatkan permukaan yang halus, dibutuhkan banyak bidang polygon, pada Digital Sculpting memakan waktu banyak dalam pemrosesannya dan dibutuhkan modal yang besar jika ingin memakai metode 3D Scanner.
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis membuat sebuah aplikasi yang dapat merekonstruksi objek 3D dari kumpulan gambar 2D yang diambil dari berbagai sudut pengambilan dengan menggunakan algoritma Generalized Voxel Coloring dan dengan menggunakan bahasa pemrograman Microsoft Visual C# dan bantuan Matlab.
Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan ini adalah terbentuknya aplikasi yang dapat merekonstruksi objek 3D dari kumpulan gambar 2D dengan menggunakan algoritma Generalized Voxel Coloring.
Metode Penelitian Dengan munculnya perkembangan dalam duni digital ini, banyak aplikasi dalam berbagai aspek baik itu desain, animasi, games, modeling dan juga pemrograman sudah mulai merambah ke dunia digital 3D (tiga dimensi). Sehingga sangat diperlukan suatu perangkat lunak yang mampu membuat objek-objek 3D dengan baik. Dengan adanya perangkat lunak ini, diharapkan dapat digunakan untuk merekonstruksi objek dalam tiga dimensi yang diolah dari kumpulan gambar dua dimensi dengan menggunakan bantuan Algoritma GVC (Generalized Voxel Coloring). Metode algoritma GVC ( Generalized Voxel Coloring ) dipilih dalam proses ini, dikarenakan metode ini merupakan metode yang lebih baik untuk melakukan proses rekonstruksi gambar 2D menjadi objek 3D jika dibandingkan dengan metode yang lainnya. Dalam rekonstruksi ini dilakukan beberapa tahap untuk dapat memperoleh hasil yang diinginkan. Hasil dari proses rekonstruksi 3D ini berupa objek 3D yang menyerupai objek asli yang terdapat pada gambar 2D yang diinputkan.
Proses Rekonstruksi 3D Dalam melakukan proses rekonstruksi 3D ini, input-an gambar dilakukan secara offline. Offline dalam arti input-an perangkat lunak berasal dari file gambar. Proses pengambilan gambar terpisah dari perangkat lunak ini dan dilakukan secara manual dengan kamera digital. Detail dari proses pengambilan gambar dapat dijabarkan sebagai berikut. Pertama-tama perlu menentukan jumlah n gambar yang akan diambil, kemudian untuk menentukan posisi dari masing-masing kamera dapat dilakukan dengan cara membagi sudut lingkaran 360 dengan n. Gambar diambil dengan cara memutar chessboard pattern dan obyek di atas sebuah meja yang dapat berputar di atas porosnya. Posisi meja dan kamera tidak berubah. Proses pengambilan gambar ini memiliki beberapa batasan tertentu. Namun, yang paling penting adalah posisi gambar chessboard pattern dan obyek harus nyaris sama, atau dengan kata lain tidak bergerak sama sekali untuk menghindari kesalahan pada proses proyeksi titik 3D.
Proses Rekonstruksi 3D (con’t) Setelah dilakukan pengambilan gambar maka akan dicari parameter intrinsik dan ekstrinsik dengan menggunakan teknik kalibrasi kamera dengan bantuan matlab. Saat parameter intrinsik dan ekstrinsik telah diketahui maka nilai dari parameter tersebut akan disimpan pada file berekstensi cpcc dengan nama file yang sama dengan nama dari gambar tersebut. Proses selanjutnya setelah semua gambar yang akan diproses telah diketahui parameter intrinsik dan ekstrinsiknya adalah proses segmentasi gambar dimana objek akan dipisahkan dari background gambar agar proses rekonstruksi dapat dilakukan dengan lebih baik. Pada proses terakhir adalah proses rekonstruksi dimana kumpulan gambar yang telah diproses tadi disimpan datanya pada file berekstensi dataset dan dari program yang telah penulis buat dapat dipanggil data tersebut untuk dilakukan proses rekonstruksi 3D.
Tampilan Form Menu
Tampilan Form 3D Reconstruction
Tampilan Output Program
Kesimpulan Proses kalibrasi kamera sangat berpengaruh sehingga dibutuhkan proses kalibrasi kamera yang sangat teliti, antara lain berupa pengambilan gambar obyek dari sudut yang benar-benar tepat, penentuan titik koordinat dalam kalibrasi kamera yang tepat, dan sebagainya. Semakin banyak gambar 2D yang diambil dari berbagai sudut membuat hasil rekonstruksi 3D menjadi semakin baik. Dimana dapat dilihat pada hasil rekonstruksi 3D “Kaleng Hair Gel” yang menggunakan 32 gambar lebih baik daripada hasil rekonstruksi “Kaleng Hair Gel” yang menggunakan 8 gambar atau 4 gambar. Intensitas cahaya dalam proses pengambilan gambar sangatlah berpengaruh besar, intensitas cahaya yang tinggi/terang dalam proses pengambilan gambar akan membuat hasil yang lebih baik dari pada intensitas cahaya yang rendah/gelap.
Saran Metode pengambilan gambar yang perlu dilakukan dengan lebih baik dan teliti sehingga menghasilkan hasil yang lebih baik. Pemilihan kriteria objek yang baik untuk diproses dalam proses rekonstruksi objek 3D ini. Menggunakan metode selain GVC sehingga bisa didapat perbandingan metode yang lebih baik dalam melakukan proses rekonstruksi dari gambar 2D menjadi objek 3D.
Terima Kasih
