PEMAKAIAN KAMERA CCTV SEBAGAI SENSOR POSISI

Seminar Nasional Teknologi 2007 (SNT 2007) Yogyakarta, 24 November 2007

ISSN : 1978 – 9777

PEMAKAIAN KAMERA CCTV SEBAGAI SENSOR POSISI Erdhi Widyarto Nugroho Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang e-mail : [email protected] ABSTRACT Kamera CCTV adalah suatu kamera yang secara real time dapat diinputkan ke dalam computer. Kamera CCTV sering diakai sebagai sarana untuk alat keamanan. Dalam penelitian ini kamera CCTV difungsikan sebagai alat instrumentasi atau alat untuk menghitung jarak perpindahan suatu benda. Dengan mengubah citra ke dalam model threshold dan operasi template matching antara citra satu dengan citra duaakan menghsilkan citra yang menampilkan posisi benda awal dan posisi benda akhir. Kemudian diukur jarak piksel antara posisi benda awal dan posisi benda akhir. Kata Kunci : Kamera CCTV, template matching, jarak piksel

1.

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Alat ukur atau alat instrumentasi banyak sekali dibutuhkan baik pada aplikasi industri maupun rumah tangga. Hal ini seiring banyak sekali dipakainya aplikasi di bidang industi dan rumah tangga yang memakai kendali umpan balik, atau dalam bahasa sehari-harinya adalah alat otomatis. Pada salah satu teknik pengolahan citra memungkinkan citra digital hasil dari kamera digital dapat difungsikan sebagai suatu alat ukur atau alat instrumentasi. Pengolahan citra tersebut adalah dengana mengubah citra digital kedalam model threshold sehingga didapat batasan pada citra tersebut. atau bisa juga memakai teknik deteksi tepi. Setelah mendapatkan batasan-batasan pada citra, kemudian dilakukan penentuan pedoman untuk instrumentasi. Sebagai contoh untuk mengukur perpindahan posisi suatu benda. Dilakukan dua buah citra digital, citra digital pertama adalah untuk penentuan jarak awal dan citra digital ke dua adalah untuk penentuan jarak akhir. Dengan mengubah citra ke dalam model threshold dan operasi template matching antara citra satu dan citra dua akan menghasilkan citra yang menampilkan posisi benda awal dan posisi benda akhir. Kemudian diukur jarak piksel antara posisi benda awal dan posisi benda akhir. Kamera CCTV adalah suatu kamera yang secara real time yang dapat diinputkan kedalam komputer. kamera CCTV sering dipakai sarana untuk alat keamanan. Dalam penelitian ini kamera CCTV difungsikan sebagai alat instrumentasi atau alat ukur, karena alat ini digunakan secara real time. Bagaimana kamera CCTV ini bisa difungsikan sebagai alat ukur atau alat instrumentasi mendorong peneliti melakukan analisa untuk memfungsikan kamera CCTV sebagai alat instrumentasi. 1.2. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk Mengetahui dan menganalisa kamera CCTV sebagai akusisi citra dipakai untuk sensor posisi 1.3. Pembatasan Masalah

D ‐ 1


ISSN : 1978 – 9777

Penelitian ini hanya untuk gerakan benda untuk koordinat x dan y. Benda yang bergerak dibatasi hanya untuk benda yang beraturan. 1.4. Rumusan Masalah Pada penelitian ini peneliti merumuskan masalah, bagaimana kamera CCTV difungsikan sebagai sensor posisi atau sensor jarak.

2. LANDASAN TEORI 2.1. Akusisi Citra Dalam proses akusisi citra dikenal dengan trigger (picu), frame, log, start dan stop. Start adalah mulai gambar atau kamera berjalan dalam display, untuk ini hanya memerlukan monitor. Trigger adalah picu saat kapan frame mulai masuk kedalam memori. Frame masuk ke dalam memori bisa disetting. Dalam gambar 2.1 menunjukkan frame yang diakusisi adalah 3 frame tiap trigger. Trigger ini bisa diatur pengulangan picu dalam video stream. Log adalah banyaknya frame yang masuk dalam memori.

Gambar 2.1 Operasi akusisi citra 2.2. Pengolahan gambar Morphologi Morpologi adalah satu teknik pengolahan citra yang berdasakan pada bentuk obyek. Nilai dari tiap piksel pada citra keluaran berasal dari operasi perbandingan suatu piksel dengan piksel-piksel disekitarnya (neighbors) pada citra masukan. Operasi perbandingan ini bergantung pada suatu struktur elemen. Struktur elemen adalah matrik yang digunakan untuk memberikan suatu tanda pada piksel-piksel di sekitar piksel asal (origin) dengan suatu bentuk dan ukuran tertentu. Matrik ini mempunyai bentuk dan ukuran yang bebas dan mempunyai nilai 1 dan 0. Operasi morphologi dapat dibagi menjadi dua operasi dasar, yaitu Erosi dan Dilasi. 2.2.1 Dilasi Dilasi yang sederhana adalah proses penambahan area suatu obyek dengan menghasilkan satu piksel disekeliling obyek tersebut. Proses ini menghasilkan area yang lebih besar dari obyek tersebut. Proses Dilasi dapat dinyatakan sebagai berikut : E = B ⊕ S = {x,y|Sxy ∩ B ≠ Ø} E adalah Citra Output. B adalah obyek dan S adalah Struktur elemen. Citra keluaran didapat dari piksel asal / origin nilainya bertambah atau menjadi satu(jika nilainya satu maka nilainya akan tetap satu) jika ada piksel tetangga (neighbors) sesuai dengan struktur elemen. Gambar 2.2 menggambarkan proses dilasi D ‐ 2


ISSN : 1978 – 9777

Obyek

Gambar 2.2 Operasi Dilasi 2.3. Segmentasi Segmentasi adalah suatu proses untuk memisahkan sejumlah objek dalam suatu citra dari latar belakangnya. Proses segmentasi dapat dilakukan dengan menggunakan dua buah pendekatan sebagai berikut : •

Metode berdasarkan tepi (edge–based) Metode ini berbasiskan perbedaan atau perubahan mendadak nilai intensitas suatu piksel terhadap piksel tetangganya.

•

Metode berdasarkan daerah (region-based) Metode ini berbasiskan kesamaan nilai suatu piksel terhadap piksel tetangganya. akan pada citra biner.

3.

METODOLOGI PENELITIAN mulai

Inisialisasi hardware Inisialisasi trigger,repeat trigger, logged data

Input posisi mula (berupa citra biner)

Repeat trigger dan logged data

Operasi template matching

Hapus logged data terakhir

Ada piksel bernilai 1?

Frame terakhir di inputkan jadi master dua

Repeat trigger dan logged data

Hapus logged data terakhir

Operasi template matching

piksel bernilai 0 semua ?

5 x repeat trigger

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Operasi perhitungan piksel di master 2 dengan data posisi pertama

D ‐ 3

Konversi ke cm

END


ISSN : 1978 – 9777

Pada akusisi citra yang dilakukan adalah inisialisasi hardwarenya, jika menggunakan kamera CCTV atau card video maka inisialisasinya memakai ‘matrox’, jika menggunakan web kamera menggunakan ‘winvideo’, selain inisialisasi hardware juga dilakukan inisialisasi penentuan trigger(picu atau gambar yang mau diambil), jenis trigger, repeat trigger (pengulangan trigger) dan jumlah frame yang mau diambil. Jika menggunakan trigger secara manual maka tidak usah mengatur lagi repeat trigger. Gambar atau frame yang diambil adalah sebagai berikut:

Picu

Picu

Picu Gambar 4.1 Setting trigger

Picu

set(vid,'FramesPerTrigger',1); set(vid, 'TriggerRepeat',5); Inisialisasi repeattrigger memakai 5 frame, hal ini disesuaikan dengan frame rate hardwarenya. Atau dengan kata lain dalam 1 detik alat ini mampu mengakusisi gambar sebanyak 5 frame. Data yang diakusisi ke memori adalah 1 frame. Input gambar yang diambil disamakan dengan inisialisasi repeat trigger. data = getdata(vid,1); Gambar pertama adalah untuk gambar pada posisi benda saat pertama kali diambil atau diambil gambarnya. Gambar atau frame pertama ini yang kemudian menjadi gambar yang diinputkan ke memori. Sebelum diinputkan ke memori dilakukan operasi biner yaitu membuat gambar menjadi bernilai 0 dan 1. Contoh gambar awal : I = rgb2gray(data); threshold = graythresh(I); master = im2bw(I,threshold);

a.

b. Gambar 4.2 gambar posisi awal

Kemudian pada setiap frame yang diambil dari trigger ulang yang diatur frame setiap pengulangannya akan dilakukan operasi image matching. Jika ada pergerkan pada posisi bola tersebut maka gambar akan ada warna putihnya. Jika tidak maka gambar akan hitam legam. Jika gambar/ frame hitam legam maka gambar tersebut akan dihapus dari memori. Jika ada pergerakan akan ditunjukkan gambar berikut :

D ‐ 4


ISSN : 1978 – 9777

Gambar 4.3 saat terjadi gerakan Cara mengetahui adanya pergerakan adalah sebagai berikut : for i= 1 : 320 for j = 1 : 240 L(i,j) = data2(i,j) - master(i,j); if L(i,j) == 1; master2 = L; else flushdata(vid); end L adalah gambar yang diinputkan untuk dilakukan pengujian. Ukuran gambar yang dipakai adalah 320x240. flushdata bertujuan untuk menghapus semua gambar di memori. Gambar 4.3 yang menunjukkan adanya gerakan, gambar ini akan inputkan ke memori sebagai master ke 2. Gambar atau frame master dua ini dilakukan operasi image matching dengan input trigger berikutnya, sehingga input trigger berikutnya tidak dilakukan operasi image matching dengan frame awal atau posisi pertama. Jika tidak terjadi pergerakan(hitam total) maka dilakukan operasi image matching lagi sampai langkah ke lima input trigger. Jika tidak terjadi pergerakan (hitam total) maka gambar atau frame tersebut yang kemudian dilakukan operasi perhitungan piksel dari posisi mula sampai posisi akhir. Tujuan dari langkah ini adalah untuk mencari posisi akhir. Jika masih ada gerakan maka frame master 2 dihapus dan frame terakhir yang dijadikan frame master 2. begitu seterusnya sampai didapatkan frame posisi akhir. Operasi perhitungan piksel dilakukan dengan menghitung koordinat posisi awal dikurangi dengan koordinat posisi akhir. Contoh gambar 4.4 operasi perhitungan piksel :

Gambar 4.4 Operasi jarak gerakkan Setelah tahu jarak pikelnya kemudian dikonversikan ke jarak asli. Pada penelitian ini memakai ukuran 320x 240. sehingga jarak tiap piksel sama dengan 0,5 mm. Untuk operasi manual pertama-pertama ditentukan dulu posisi tepi luar dari benda tersebut kemudian diukur sampai posisi tepi luar benda tersebut terkhir. Untuk operasi otomatisnya dilakukan dengan cara dilakukan operasi pencarian posisi tepi luarnya. Jika pergerakannya dari kiri kanan maka diambil posisi koordinat x nya, jika atas bawah dipakai posisi koordinat y.

D ‐ 5


ISSN : 1978 – 9777

Operasi pencarian tepi luar adalah dengan cara dilakukan operasi perbandingan, jika pada suatu piksel bernilai 1 maka dilakukan perbandingan koordinat obyek yang bernilai paling kecil atau paling besar yang bernilai 1. operasi diatas untuk koordinat x dan y. k = 1; for i= 1 : 320 for j = 1 : 240 if K(i,j) == 1; if k >= j k = k; else k = j; end Setelah didapat koordinat titik tepi luar posisi awal dan posisi akhir baru kemudian dilakukan operasi perhitungan piksel. Jika jarak yang dicapai melebihi dari ukuran bola maka yang dilakukan adalah menghitung posisi tepi luar atau dalam dikurangi posisi tepi luar atau dalam bola saat tidak bergerak. Pada penelitian ini haya dilakukan untuk pergerakan posisi koordinat X dan Y. dan untuk benda yang beraturan. Jika dilakukan benda yang tidak beraturan secara analisa harus terlebih dahulu dilakukan inisialisasi pergerakan benda tersebut. Jika benda tersebut adalah air atau untuk penentuan tinggi cairan maka harus terlebih dahulu ditentukan nilai rata-rata tepi luarnya atau pada letak koordinat terbanyak titik-titik piksel tepi tersebut terdapat. Tapi sebelumnya dilakukan terlebih dahulu operasi deteksi tepi. Hal ini karena cairan air bergelombang atau bahkan ada riaknya. Untuk pergerakan posisi Z, harus lebih dahulu tahu luas penampang benda yang bergerak. Jika benda maju maka benda tersebut akan tampak besar. Jika benda tersebut mundur maka benda tersebut akan tampak kecil. Besar kecilnya benda tersebut dikonversikan dengan luas penampang mula. Tranformasi yang dilakukan dengan tranformasi affin 3. Supaya picu trigger dengan lama proses program tidak berbenturan sebaiknya trigger data dilakukan secara manual. picu trigger secara manual digunakan untuk mencegah jalannya program lebih dari 1 detik pada setiap picunya. Atau bisa juga dengan mengetahui dahulu lamanya jalanya eksekusi program baru diset picu triggernya.

5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari penelitian ini dapat ditarik kesimpulan antara lain: 1. Kamera CCTV mampu dipakai untuk sensor posisi dan sensor kecepatan. 2. Adanya gerakan diketahui dari adanya gambar yang bernilai 1 dari hasil operasi image matching dari setiap picu akusisi citra. 3. posisi gerakkan dihitung dari tepi awal atau akhir benda saat posisi akhir dikurangi tepi awal atau akhir posisi benda awal. 4. Sensor kecepatan dihitung dengan dua metode yaitu metode frame yang berhubungan dengan operasi pada sensor posisi dan metode koordinat.

D ‐ 6


ISSN : 1978 – 9777

5. Metode frame dihitung lamanya frame saat bergerak sampai frame diam 6. Metode koordinat diawali dan diakhiri saat ada benda menyentuh garis koordinat tertentu. 5.2 Saran Dari penelitian ini bisa dibuat saran-saran : 1. dicoba untuk pergerakan benda kearah maju mundur, dan pergerakkan benda tidak beraturan 2. dicoba untuk pergerakan lintasan benda yang tidak linier.

DAFTAR PUSTAKA 1. Kenneth R. Castleman.,Digital Image Processing, 1996, Prentice Hall International 2. Anil K Jain., Fundamental of Digital Image,1995, Prentice Hall of India New Delhi. 3. Dwayne Phillips, Image Processing Analysis and Enhancing Digital Images, 1994, R&D Publications, Inc. 4. Jacob, J., M., 1989, Industrial Control Electronics, Prentice Hall International 5. Widyarto, sErdhi,2004, Pemakaian Sensor Gambar untuk Pengendalian motor stepper, Laporan Penelitian Unika

D ‐ 7

PEMAKAIAN KAMERA CCTV SEBAGAI SENSOR POSISI

Recommend Documents