PENGEMBANGAN SISTEM DETEKSI MENGGUNAKAN KAMERA UNTUK MANIPULATOR ROBOT PEMANEN JERUK LEMON (Citrus medica) JAROT PRIANGGONO

PENGEMBANGAN SISTEM DETEKSI MENGGUNAKAN KAMERA UNTUK MANIPULATOR ROBOT PEMANEN JERUK LEMON (Citrus medica)

JAROT PRIANGGONO

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pengembangan Sistem Deteksi Menggunakan Kamera Untuk Manipulator Robot Pemanen Jeruk Lemon (Citrus Medica) adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Agustus 2006 Jarot Prianggono NIM F126010071

ABSTRAK JAROT PRIANGGONO. Pengembangan Sistem Deteksi Menggunakan Kamera Untuk Manipulator Robot Pemanen Jeruk Lemon (Citrus Medica). Dibimbing oleh KUDANG BORO SEMINAR, HADI K. PURWADARIA, USMAN AHMAD, dan I DEWA MADE SUBRATA. Penelitian ini bertujuan mengembangkan sistem deteksi menggunakan kamera charged coupled device (CCD) sebagai sensor yang hasilnya akan dimanfaatkan oleh manipulator robot pemanen jeruk lemon. Untuk mencapai hal tersebut, dilakukan penelitian untuk merancang algoritma deteksi ej ruk lemon, pengembangan rumus posisi tiga dimensi obyek, dan uji coba penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya. Hasil percobaan menunjukkan bahwa buah jeruk lemon yang sudah matang dapat dipisahkan dari latar belakangnya dengan menggunakan parameter merah, hijau, dan biru (RGB) dan indeks rgb dengan formula { ([R > 200] dan [G > 180]) dan (R = G dan G = B dan R = 248) dan ([2r -0.5g-b ≥ 0.15] dan [2r-0.5g-b ≤ 0.55]) }. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa posisi tiga dimensi (arah sumbu z, x, dan y) buah jeruk lemon pada tanamannya dapat dihitung dengan formula x .D y .D 390 . L ( z0 = , x0 = i , y0 = i ). Hasil validasi menunjukkan, error rata( xi 2 − xi 1 ) 390 390 rata yang dihasilkan akibat pergeseran 1 pixel sebesar 1.21 cm dan pergeseran kamera yang paling optimum adalah 12 cm. Hasil uji perhitungan jarak dari pusat koordinat sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan secara random dengan menggunakan sembarang (n cm) pergeseran kamera memiliki akurasi ratarata 98.45%. Sedangkan untuk hasil uji perhitungan jarak dari titik pusat koordinat sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm memiliki akurasi rata-rata 98.10%. Hasil perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya secara random untuk sembarang pergeseran kamera menunjukkan bahwa error rataratanya adalah (? z, ? x, ? y) cm = (0.65, 0.56, 0.44) cm. Sedangkan untuk hasil uji perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera sebesar 3, 6, 8, 10, dan 12 cm menunjukkan error rata-ratanya masing-masing (? z, ? x, ? y) cm = {(1.13, 0.21, 0.20), (0.83, 0.2, 0.18), (0.84, 0.21, 0.2), (0.87, 0.19, 0.21), dan (0.73, 0.19, 0.20)} cm. Hasil uji penentuan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya menunjukkan, error yang dihasilkan akibat pergeseran 1 pixel sebesar 1.64 cm. rentang jarak yang dapat dijangkau kamera ini kisarannya antara 15 hingga 72 cm. Error yang terjadi dapat juga disebabkan keterbatasan alat dan kurang telitinya pengukuran yang dilakukan, namun hal ini masih dapat diterima untuk pemanenan buah jeruk lemon pada tanamannya. Algoritma deteksi yang ditemukan masih dipengaruhi perubahan intensitas cahaya, sehingga perlu dikembangkan penelitian yang berkaitan dengan penggunaan filter untuk mengurangi variasi intensitas cahaya.

ABSTRACT JAROT PRIANGGONO. Detection System Development Using Camera For Lemon Orange (Citrus Medica) Manipulator. Under the direction of KUDANG BORO SEMINAR, HADI K. PUR WADARIA, USMAN AHMAD, and I DEWA MADE SUBRATA. This research aim to develop detection system using charged coupled device (CCD) camera as a censor that the results are expected to be used by manipulator of the lemon fruit harvesting robot. To achieve the purpose, the research was made to develop detection algorithm of lemon fruit, formula developing of object three dimensional position, and experiment determination of three dimensional lemon position on the plants. The experiment result shows that the ripe lemon can be separated from its background with using red, green, and blue parameter (RGB) and rgb index with formula {([R > 200] and [G > 180]) and (R = G and G = B and R = 248) and ([2r0.5g-b = 0.15]) and [2r-0.5g-b = 0.55])}. The research result also shows that three dimensional position (coordinate direction z, x, and y) of the lemon on the plants can be calculated by formula  390 ⋅ L x ⋅D y ⋅ D  z 0 =  . Validation result shows average error , x0 = i , y0 = i x − xi 1 390 390 i 2   caused by 1 pixel shift in the amount of 1.21 cm and optimum camera shift reached by 12 cm. Distance computation experiment result from camera censor coordinate center to front of core of the lemon on the plants placed at random with using any camera shift has average accuracy 98.45%. While distance computation experiment result from point center of camera censor coordinate to front of core of the lemon on the plants placed in certain position with using camera shift in the amount of 3, 6, 8, 10, and 12 cm has average accuracy 98.10%. The computation result of three dimensional lemon position at random on the plants with using any camera shift shows that average error is (? z, ?x, ?y) cm = (0.65, 0.56, 0.44) cm. While experiment result for computation of three dimensional lemon position on the plants placed in certain position with using camera shift in the amount of 3, 6, 8, 10, and 12 cm shows that it`s respective average error (?z, ?x, ?y) cm = {(1.13, 0.21, 0.20), (0.83, 0.2, 0.18), (0.84, 0.21, 0.2), (0.87, 0.19, 0.21), and (0.73, 0.19, 0.20)}. Determination experiment result of three dimensional lemon position on the plants shows, error caused by 1 pixel shift in the amount of 1.64 cm. This camera can reach distance from 15 to 72 cm. The error can be caused by limited instruments and not accurate enough in measuring. Nevertheless it is still acceptable for lemon harvesting on the plants. Detection algorithm is still influenced by light intensity change, and need to be expanded a research in relation to filter use in order to decrease variation of light intensity.

PENGEMBANGAN SISTEM DETEKSI MENGGUNAKAN KAMERA UNTUK MANIPULATOR ROBOT PEMANEN JERUK LEMON (Citrus medica)

JAROT PRIANGGONO

Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

Judul Disertasi

:

Nama NIM

: :

Pengembangan Sistem Deteksi Menggunakan Kamera Untuk Manipulator Robot Pemanen Jeruk Lemon (Citrus medica) Jarot Prianggono F126010071 Disetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Kudang B. Seminar, M.Sc. Ketua

Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, M.Sc. Anggota

Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr. Anggota

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr. Anggota Diketahui :

Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr.

Dr. Ir. Khairil Anwar Notodipuro, M.S.

Tanggal Ujian : 29 Agustus 2006

Tanggal Lulus : 06 Oktober 2006

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 28 Juni 1968 sebagai anak kelima dari Ayahanda Drs.H. Budiyono Surono (alm.) dan Ibunda H. Purwati. Pendidikan sarjana di tempuh di jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Indonesia (ITI), lulus pada tahun 1995. Pendidikan pascasarjana, magister komputer ditempuh di Sekolah Tinggi Teknologi Informasi Benarif (STTIBI) pada tahun 1996 dan lulus pada tahun 1997. Pada tahun 2000, penulis diterima untuk program magister di Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

pada Program Pascasarjana IPB,

selanjutnya pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor tanpa menyelesaikan program magisternya (S 3 langsung) pada program studi dan pada perguruan tinggi yang sama. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional. Penulis bekerja sebagai dosen di Fakultas Teknik Universitas Islam 45 Bekasi sejak tahun 1997 hingga sekarang. Sejak tahun 1998 penulis juga mengajar di beberapa perguruan tinggi di Jakarta.

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL………………………………………………....….…………. ..…... xiv DAFTAR GAMBAR ……………………………..……….……….……………..…... xvi DAFTAR LAMPIRAN..………………..………..…………..………………….. ..…... xxiii 1

PENDAHULUAN ……………………………………………………….. ….... 1 A. Latar Belakang ……. ……………………………..…..………….…..……. 1 B. Tujuan Penelitian ……………………..……..…….…..……………..….…

5

C. Manfaat Penelitian ……………………………..….………….….………..... 5 D. Kerangka Penelitian ………………………………………………..… …… 2

6

KARAKTERISASI CITRA UNTUK DETEKSI BUAH JERUK LEMON PADA TANAMANNYA………………………………………………….….... 9 A. Pendahuluan ………..….....………….………………………………. …..... 9 Latar belakang……………………………………………………….. ……

9

Tujuan Penelitian …………………………………………………….……. 23 B. Bahan dan Metode …………………………………………………….…..... 23 Waktu dan Tempat Penelitian………………………………………… …… 23 Bahan dan Alat………………………………………………………... …… 23 Kerangka Penelitian ………………………………………………….. …… 25 C. Hasil ………..………………………… …………………………………..... 29 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai R Tanaman Jeruk Lemon…………...…… 29 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai G Tanaman Jeruk Lemon…………...…… 30 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai B Tanaman Jeruk Lemon…………...……. 31 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai r Tanaman Jeruk Lemon…………… …… 33 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai g Tanaman Jeruk Lemon…………... …… 34 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai b Tanaman Jeruk Lemon…………...……. 35 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai H Tanaman Jeruk Lemon…………...…… 36 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai S Tanaman Jeruk Lemon…………... …… 37 Hasil Perhitungan Sebaran Nilai I Tanaman Jeruk Lemon…………… …… 38 x

D. Pembahasan …………………………………………………………...…..... 39 E. Simpulan …………………………………………... ……………………..... 48 3

KALIBRASI

DAN

VALIDASI

SENSOR

KAMERA

UNTUK

PENGEMBANGAN RUMUS POSISI TIGA DIMENSI OBYEK ………….... 49 A. Pendahuluan ………..….....………….………………………………. …..... 49 Latar Belakang ………………………………………………………..……. 49 Tujuan Penelitian …………………………………………………….. …… 52 B. Bahan dan Metode …………………………………………………….…..... 53 Waktu dan Tempat Penelitian ……………………………………….. …… 53 Bahan dan Alat ………………………………………………………..…… 53 Kerangka Penelitian …………………………………………………. …… 56 C. Hasil ………..………………………… …………………………………..... 62 Hasil Kalibrasi Sensor Kamera ……………………………………………. 62 a. Kalibrasi Dengan Pergeseran Sensor Kamera Sebesar 3 Cm……….…… 64 b. Kalibrasi Dengan Pergeseran Sensor Kamera Sebesar 6 Cm……… …… 65 c. Kalibrasi Dengan Pergeseran Sensor Kamera Sebesar 8 Cm……… …… 66 d. Kalibrasi Dengan Pergeseran Sensor Kamera Sebesar 10 Cm…….. …… 67 e. Kalibrasi Dengan Pergeseran Sensor Kamera Sebesar 12 Cm…….. …… 68 f. Perhitungan Statistik Kalibrasi Kamera Untuk Pergeseran Kamera (L) 3, 6, 8, 10, dan 12 Cm ………………………………………………. 69 Hasil Validasi Sensor Kamera ………………………………………..…… 71 390 . L dengan Pergeseran Sensor ( xi 2 − xi1 ) Kamera Sebesar 3 Cm ………………………………………………… 72

a. Validasi rumus jarak D =

390 . L dengan Pergeseran Sensor ( xi 2 − xi1 ) Kamera Sebesar 6 Cm …………………………………………….……. 72

b. Validasi rumus jarak D =

c. Validasi rumus jarak D =

390 . L dengan Pergeseran Sensor ( xi 2 − xi1 )

Kamera Sebesar 8 Cm …………………………………………….……. 73

xi

d. Validasi rumus jarak D =

390 . L dengan Pergeseran Sensor ( xi 2 − xi1 )

Kamera Sebesar 10 Cm …………………………………………...…… 74 e. Validasi rumus jarak D =

390 . L dengan Pergeseran Sensor ( xi 2 − xi1 )

Kamera Sebesar 12 Cm …………………………………………...…… 74 D. Pembahasan …………………………………………………………...…..... 75 Kalibrasi ……………………………………………………………… …… 75 Validasi ………………………………………………………………. …… 75 Akurasi ……………………………………………………………….. …… 80 Error Akibat Pergeseran 1 Pixel …………………………………………..... 85 E. Simpulan …………………………………………... ……………………..... 86 4

UJI PENENTUAN POSISI TIGA DIMENSI BUAH JERUK LEMON PADA TANAMANNYA ………………………………………………… …. 88 A Pendahuluan ………………..……………..…...……..…….…..…….. …... 88 Latar Belakang ……………………………………………………….. …… 88 Tujuan Penelitian ……………………………………………………...…… 89 B Bahan dan Metode ……………………………………………………. …... 90 Waktu dan Tempat …………………………………………………… …… 90 Bahan dan Alat ………………………………………………………..……. 90 Kerangka Penelitian …………………………………………………. …… 94 C Hasil ………………………………………………………………….. .….. 98 D Pembahasan …………………………………………………………...…… 119 Penentuan Posisi Tiga Dimensi Obyek Jeruk Lemon Secara Random dengan Sembarang (n cm) Pergeseran Kamera …………………………… 119 Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Sembarang Pergeseran Kamera …………………………………………………………………… 119 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 119 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ………………………………..……. 120 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. ……. 122

xii

Penentuan Posisi Tiga Dimensi Obyek Jeruk Lemon dengan Lokasi Tertentu dan Pergeseran Kamera Tertentu………………………………… 124 Uji Penentuan Posisi Tiga Dime nsi dengan Pergeseran Kamera 3 cm ……. 125 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 125 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ……………………………….. …… 125 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. …… 126 Uji Penentuan Posisi Tiga Dime nsi dengan Pergeseran Kamera 6 cm ……. 127 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 127 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ……………………………….. …… 127 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. ……. 128 Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Pergeseran Kamera 8 cm …… 129 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 129 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ……………………………….. …… 129 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. …… 130 Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Pergeseran Kamera 10 cm…… 131 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 131 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ……………………………….. …… 131 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. …… 132 Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi dengan Pergeseran Kamera 12 cm…… 133 a. Jarak Lurus (Arah Sumbu z)………………………………………. …… 133 b. Jarak Lateral (Koordinat Sumbu x) ……………………………….. …… 133 c. Jarak Vertikal (Koordinat Sumbu y)………………………………. …… 134 Akurasi ………………………………………………………………..…… 135 Error Akibat Pergeseran 1 Pixel……………………………………….…… 136 E. Simpulan …………………………………………………………………… 137 5

PEMBAHASAN UMUM ……………………………………………….. .... 138

6

SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………. ..... 134

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………......…………………. ….... 147 LAMPIRAN ………..……………………………………......…………………. ….... 150 xiii

DAFTAR TABEL Halaman 1

Volume Ekpor Jeruk Tahun 1998-2000 (dalam ton) ………………….

2

2

Volume Impor Jeruk Tahun 1998-2000 (dalam ton) …………………..

3

3

Komposisi buah jeruk lemon yang dapat dikonsumsi tiap 100 gr (Sumber : Wills et al. (1978) )…………………………………………

13

4

Hasil perhitungan statistik pada data R tanaman jeruk lemon …………

29

5

Hasil perhitungan statistik pada data sinyal G tanaman jeruk lemon…..

31

6

Hasil perhitungan statistik pada data sinyal B tanaman jeruk lemon…..

32

7

Hasil perhitungan statistik pada data indeks r tanaman jeruk lemon…

33

8

Hasil perhitungan statistik pada data indeks g tanaman jeruk lemon…..

34

9

Hasil perhitungan statistik pada data indeks b tanaman jeruk lemon…..

35

10

Hasil perhitungan statistik pada data nilai H tanaman jeruk lemon …

37

11

Hasil perhitungan statistik pada data nilai S tanaman jeruk lemon…….

37

12

Hasil perhitungan statistik pada data nilai I tanaman jeruk lemon……..

39

13

Nilai rata-rata R, G, B, r, g, b, 2r-g-b, 2r-0.5g-b ……………………….

41

14

Hasil perhitungan statistik kalibrasi kamera untuk pergeseran kamera (L) 3, 6, 8, 10, dan 12 cm ………………………………………………

69

Selisih antara D aktual dan D hitung hasil pengujian untuk pegeseran kamera (L) 3 cm ……………………………………………………….

72

Selisih antara D aktual dan D hitung hasil pengujian untuk pegeseran kamera (L) 6 cm ………………………………………………………

73

Selisih antara D aktual dan D hitung hasil pengujian untuk pegeseran kamera (L) 8 cm …………………………………………………....….

73

15

16 17

xiv

18

Selisih antara D aktual dan D hitung hasil pengujian untuk pegeseran kamera (L) 10 cm ………………………………………………………………………..

74

Selisih antara D aktual dan D hitung hasil pengujian untuk pegeseran kamera (L) 12 cm ………………………………………………………………………...

75

Nilai rata-rata konstanta d (pixel) untuk semua pergeseran kamera……………..

75

390 . L untuk pergeseran kamera 3 cm………….. ( xi 2 − xi1 )

82

22

Akurasi rumus jarak D =

390 . L untuk pergeseran kamera 6 cm…………… ( xi 2 − xi1 )

82

23

Akurasi rumus jarak D =

390 . L untuk pergeseran kamera 8 cm…………… ( xi 2 − xi1 )

83

Akurasi rumus jarak D =

390 . L untuk pergeseran kamera 10cm…………... ( xi 2 − xi1 )

83

Akurasi rumus jarak D =

390 . L untuk pergeseran kamera 12 cm…...……... ( xi 2 − xi1 )

84

26

Hubungan antara pergeseran kamera dalam pixel dan dalam cm ……………….

86

27

Akurasi hasil uji penentuan posisi tiga dimensi dengan pergeseran kamera 3, 6, 8, 10, dan 12 cm……………………………………………………………….....

136

19

20 21

24 25

Akurasi rumus jarak D =

xv

DAFTAR GAMBAR Halaman 1

Tahap-tahap kegiatan Penelitian ………………………………………..

8

2

Buah jeruk lemon dalam berbagai usia : (a) umur 100 hsbm.; (b) umur 110 hsbm. ; (c) umur 120 hsbm………………………………………...

11

3

Tanaman jeruk lemon dengan (a) profil buah (b) profil bunga ………..

12

4

Tanaman jeruk lemon di dalam pot …………………………………….

12

5

Penampang buah jeruk lemon (sumber: Hume, 1977)….…………

13

6

perangkat keras dan aliran data pengolahan citra……………….……….

16

7

(Proyeksi pembentukan citra untuk citra di belakang pusat proyeksi (Jain et al, 1995 ) ……………………………………………………….. 17

8

Proyeksi pembentukan citra untuk citra di depan pusat proyeksi (Jain et al, 1995 )………………………………………………………………… 17

9

Tata letak penempatan bahan dan alat saat perekaman citra jeruk lemon dengan sensor kamera dan komputer image processing ………………. 25

10 Diagram alir penelitian untuk mendeteksi buah jeruk lemon pada tanamannya……….. ……….…………………………………………… 28 11 Sebaran nilai R untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain………. 30 12

Sebaran nilai G untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain ……... 31

13 Sebaran nilai B untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain………. 32 14

Sebaran nilai indeks r untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain.

34

xvi

15

Sebaran nilai indeks g untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain

35

16

Sebaran nilai indeks b untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain

36

17 Sebaran nilai H untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain……...

37

18 Sebaran nilai S untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain ……..

38

19 Sebaran nilai I untuk daun, tangkai, bunga, buah, dan latar lain……….

39

20 Hubungan nilai R dan G pada citra daun, tangkai, bunga, dan buah lemon……………………………………………………………………

40

21 Sebaran nilai kombinasi indeks 2r-0.5g-b tanaman jeruk lemon ……...

42

22 (a) citra lemon asli (b) citra biner hasil thresholding ……………….…

43

23 (a) Citra lemon dan daun asli ; (b) citra biner hasil thresholding………

44

24 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, lemon < 120 hsbm, daun, dan tangkai ; (b) Citra biner hasil thresholding ………………………………………. 44 25 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, lemon < 120 hsbm, daun, tangkai, dan potongan kertas putih ; (b) Citra biner hasil thresholding …………….. 45 26 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, lemon < 120 hsbm, daun, tangkai, dan bunga ; (b) Citra biner hasil thresholding ……………………………… 45 27 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, daun, dan tangkai; (b) Citra biner hasil thresholding …………………………………………………………….. 46 28 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, daun, dan tangkai; (b) Citra biner hasil thresholding …………………………………………………………….. 46

xvii

29

(a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, daun, dan tangkai ; (b) Citra biner hasil thresholding ……………………………………………………… 47

30 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, daun, dan tangkai ; (b) Citra biner hasil thresholding ……………………………………………………… 47 31 (a) Citra lemon usia ≥ 120 hsbm, daun, dan tangkai ; (b) Citra biner hasil thresholding ……………………………………………………… 47 32 Metode perhitungan lokasi obyek buah dengan kamera stereo (Kawamura et al., 1984 ………………………………………………… 50 33 Pasangan citra biner (Kawamura et al.,1985) ………………………….

51

34 Bingkai citra 2 sebagai dasar perhitungan xi dan yi ……………………

51

35 Sensor kamera yang terpasang pada manipulator robot ……………...

54

36 Skematik perekaman benda uji untuk kalibrasi kamera ……….……… 55 37 Pergeseran kamera dan obyek untuk kalibrasi ………………….……… 58 38 Diagram alir penelitian untuk kalibrasi dan validasi sensor kamera …..

61

39 Contoh citra benda uji yang direkam kamera dari dua jarak yang berbeda……………………………………………………………….... 62 40 Contoh citra benda uji yang direkam kamera dari dua jarak yang berbeda dan telah dibinerisasi …………………………………………. 63 41 Hubungan jarak citra stereo (xi2-xi1) dan jarak benda uji dari sensor kamera (D) untuk pergeseran kamera sebesar 3 cm …….…………….. 64 42 Hubungan jarak citra stereo (xi2-xi1) dan jarak benda uji dari sensor kamera (D) untuk pergeseran kamera sebesar 6 cm …………………...

65

43 Hubungan jarak citra stereo (xi2-xi1) dan jarak benda uji dari sensor kamera (D) untuk pergeseran kamera sebesar 8 cm…………………… 66 44 Hubungan jarak citra stereo (xi2-xi1) dan jarak benda uji dari sensor kamera (D) untuk pergeseran kamera sebesar 10 cm ….……………… 67

xviii

45 Hubungan jarak citra stereo (xi2-xi1) dan jarak benda uji dari sensor kamera (D) untuk pergeseran kamera sebesar 12 cm …………………

68

46 Hubungan D aktual dan D hitung untuk pergeseran kamera 3 cm 76 ……. 47 Hubungan D aktual dan D hitung untuk pergeseran kamera 6 cm 77 ……. 48 Hubungan D aktual dan D hitung untuk pergeseran kamera 8 cm …… 78 49 Hubungan D aktual dan D hitung untuk pergeseran kamera 10 cm …... 50 Hubungan D aktual dan D hitung untuk pergeseran kamera 12 cm …… 51 Tanaman jeruk lemon di depan sensor kamera yang dipasang pada manipulator robot ……………………………………………………

79

52

91

Posisi sensor kamera pada saat merekam obyek jeruk lemon ….……

80

91

53 Bingkai citra 2 dengan koordinat (0,0) pixel sebagai dasar perhitungan xi dan yi ………………………………………………..

93

54 Diagram alir langkah-langkah penelitian untuk menentukan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya ………………

97

55 Buah jeruk lemon pada tanamannya dan citra binernya. (a) Citra pada bingkai citra 1 (b) Citra pada bingkai citra 2…………………………

98

56 Buah jeruk lemon pada tanamannya dan hasil thresholdingnya dalam bentuk citra biner. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………

99

57 Citra asli dan hasil thresholding dalam bentuk citra biner tanaman jeruk lemon yang tidak utuh karena terhalang daun dan buah yang masih muda. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………… 101 58 Citra asli tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga dan ada buahnya yang sudah matang menunjukkan hasil thresholding yang baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………… 102 . 59 Citra asli tanaman jeruk lemon yang sedang berbunga dan ada buahnya yang sudah matang dengan kerapatan tanaman yang tinggi menunjukkan hasil thresholding yang baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………………………………. 103 60

Buah jeruk lemon pada bingkai 2 yang berada pada kuadran 4. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………… 104

xix

61

Citra buah jeruk lemon yang terhalang daun dan terdapat buah yang masih muda dan daun-daun kering. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2………………………………………………………………………… 105

62 citra jeruk lemon yang mengandung daun-daun kering dan dideteksi dengan jarak yang cukup jauh (69 cm). (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………………………………………………………………

106

63 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar daun-daun kering dan operator kebun terdeteksi dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…... 107 64 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar tangan operator yang dapat dieliminasi dengan baik dan hasil thresholding yang bersih dari noise. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………… 108 65 Citra tanaman jeruk lemon yang dengan latar yang terdapat benda putih dan latar lain berhasil di trhresholding dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………………………………………………….

109

66 Citra tanaman jeruk lemon yang dengan latar yang lebih terbuka. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………………………………….

110

67 Citra tanaman jeruk lemon dengan jarak dekat. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………………………………... 111 68 Citra tanaman jeruk lemon dengan latar belakang yang lebih beragam. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………………………………

113

69 Citra tanaman jeruk lemon tanpa latar kain hitam. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………………………………... 114 70 Tanaman jeruk lemon dengan latar yang lebih beragam namun sistem dapat menghasilkan citra biner dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2…………………………………………………………...

115

71

Tanaman jeruk lemon dengan latar yang lebih beragam dapat menghasilkan citra biner dengan baik. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2………………………………………………………………….. 116

72

Tanaman jeruk lemon dengan latar yang beragam termasuk operator yang sedang beraktivitas. (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……….

117

xx

73

Tanaman jeruk lemon dengan latar yang beragam termasuk operator yang sedang beraktiv itas dengan warna yang berbeda: (a) bingkai citra 1 (b) bingkai citra 2……………………………………………………. 118

74

Hubungan jarak obyek ke sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu z (z aktual) dan dengan hasil sistem deteksi (z hitung)…...

120

Hubungan jarak obyek ke sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu x (x aktual) dan dengan hasil sistem deteksi arah sumbu x (x hitung) ………………………………………………………………

121

Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan sembarang pergeseran kamera (n cm)………...

122

75

76

77

Hubungan jarak obyek dan sensor kamera dengan pengukuran langsung arah sumbu y (y aktual) dan dengan hasil sistem deteksi arah sumbu y (y hitung) ……………………………………………………. 123

78

Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan sembarang pergeseran kamera (n cm)………...

124

Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 3 cm………………………

126

Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 3 cm ……………………...

127

81 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 6 cm………………………..

128

82 Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 6 cm……………………….

129

83 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 8 cm………………………..

130

84 Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 8 cm……………………….

131

79

80.

85 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 10 cm……………………… 132

xxi

86

Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 10 cm……………………… 133

87 Uji penentuan koordinat x (jarak lateral) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 12 cm……………………… 134 88 Uji penentuan koordinat y (jarak vertikal) dan koordinat z (jarak dari sensor kamera) dengan pergeseran kamera 12 cm……………………… 135

xxii

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1

Nilai RGB, rgb, dan HSI Untuk Daun Jeruk Lemon ………………………….. 151

2

Nilai RGB, rgb, dan HSI Untuk Tangkai Jeruk Lemon ……………………….

157

3

Nilai RGB, rgb, dan HSI untuk buah jeruk lemon …………………………….

163

4

Nilai RGB, rgb, dan HSI untuk bunga jeruk lemon …………………………...

169

5

Nilai RGB, rgb, dan HSI untuk latar belakang ……………………………….

175

6

Perhitungan nilai d dengan pergeseran kamera sebesar L= 3 cm ……………

181

7

Perhitungan nilai d dengan pergeseran kamera sebesar L= 6 cm …………….

182

8

Perhitungan nilai d dengan pergeseran kamera sebesar L= 8 cm ……………..

183

9

Perhitungan nilai d dengan pergeseran kamera sebesar L= 10 cm ……………

184

10 Perhitungan nilai d dengan pergeseran kamera sebesar L= 12 cm …………….

185

390 . L dan selisih antara D aktual dan D ( xi 2 − xi1 ) hitung untuk pegeseran kamera (L) 3 cm …………………………………….

11 Hasil validasi rumus jarak D =

390 . L dan selisih antara D aktual dan D ( xi 2 − xi1 ) hitung untuk pegeseran kamera (L) 6 cm …………………………………….

186

12 Hasil validasi rumus jarak D =

390 . L dan selisih antara D aktual dan D ( xi 2 − xi1 ) hitung untuk pegeseran kamera (L) 8 cm …………………………………….

188

13 Hasil validasi rumus jarak D =

390 . L dan selisih antara D aktual dan D ( xi 2 − xi1 ) hitung untuk pegeseran kamera (L) 10 cm ……………………………………

190

14 Hasil validasi rumus jarak D =

192

xxiii

390 . L dan selisih antara D aktual dan D ( xi 2 − xi1 ) hitung untuk pegeseran kamera (L) 12 cm ……………………………………

194

16 Tabel hasil uji penentuan posisi tiga dimensi dengan sembarang pergeseran kamera …………………………………………………………………………

196

17 Tabel hasil uji dengan pergeseran kamera tertentu……………………………

200

18 Akurasi uji penentuan posisi tiga dimensi……………..……………………….

210

15 Hasil validasi rumus jarak D =

xxiv