PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGUKURAN JARAK DAN TINGGI OBJEK BERBASIS KAMERA PADA PERANGKAT MOBILE

1

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PENGUKURAN JARAK DAN TINGGI OBJEK BERBASIS KAMERA PADA PERANGKAT MOBILE Zulkhairi1, Yohana Dewi Lulu W2, Memen Akbar3 Program Studi Teknik Informatika Jurusan Komputer Politeknik Caltex Riau Jl. Umbansari no.1 Rumbai Pekanbaru 28265 1 [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak Perkembangan perangkat mobile saat ini tidak hanya terbatas sebagai alat komunikasi, melainkan sudah dapat menjadi alat bantu bagi manusia dalam melakukan kegiatan sehari-hari, salah satunya adalah kamera dalam sebuah perangkat mobile. Penggunaan kamera pada perangkat mobile dapat lebih dimaksimalkan dengan membuat sebuah aplikasi yang dapat melakukan pengukuran jarak dan tinggi dari sebuah objek. Metode yang diterapkan pada pengukuran ini menggunakan konsep kesebangunan segitiga yang terbentuk dari proses pembentukan bayangan dengan menggunakan sinar-sinar istimewa pada lensa cembung yang ada di dalam sebuah kamera. Proses pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengukuran dengan memasukkan data objek atau tanpa memasukkan data. Rata-rata galat terkecil dari hasil pengujian adalah 0,0001404 yaitu untuk pengukuran dengan memasukkan data. Dimana pengujian dilakukan pada dua objek dengan jarak yang berbeda serta dengan menggunakan dua perangkat mobile yaitu Samsung Galaxy SII dan Samsung Galaxy Gio. Beberapa hal yang mempengaruhi pengukuran adalah spesifikasi kamera perangkat mobile dan ketelitian user dalam melakukan pengukuran. Aplikasi ini dibangun pada perangkat mobile berbasis android. Kata kunci: kamera, pengukuran, perangkat mobile, kesebangunan, android.

Abstract Current mobile device development not only limited for communication device, it has been used as tools to attempt human daily work, one of them is camera on mobile device. Camera usage on mobile device can be maximized by building an application that can measure distance and heights of an object. Method that applied on this measurement is triangle congruent formula that generated from reflection formation by using special lights on convex lens on a camera. Measurement process can be done in two ways: measure by data input or measure without data input. The smallest average error of the test result is 0.0001404 which is to measure by data input. Testing was conducted on two objects with different distances and by using two mobile devices are Samsung Galaxy SII and Samsung Galaxy Gio. The result of measurement depends on mobile device’s camera spesification, also user accuracy on making the measurement. This Application designed to use on Android based mobile device. Keywords: camera, measurement, mobile device, congruent, android.

1

Pendahuluan

Saat ini penggunaan perangkat mobile tidak hanya terpaku sebagai alat untuk berkomunikasi, tetapi sudah dapat menjadi pembantu manusia dalam melakukan kegiatan sehari-hari seperti tambahan perangkat keras kamera yang digunakan untuk merekam dan mengambil gambar dari momen tertentu. Suatu gambar yang berada di dalam sebuah kamera atau lensa merupakan hasil penggambaran dari suatu objek nyata. Pembentukan gambar di dalam sebuah kamera dapat membantu untuk melakukan suatu pengukuran jarak dan tinggi objek, sehingga dapat menjadi alternatif pengganti alat ukur yang sudah ada sebelumnya seperti pita ukur dan theodolit yang kadang kala pada saat digunakan mengalami kesulitan. Pratomo [1] menyatakan bahwa “pita ukur sering mengalami penyusutan akibat faktor penarikan” dan

2

theodolit merupakan alat dengan harga yang cukup mahal dan memerlukan tenaga ahli khusus untuk mengoperasikannya. Penelitian ini diharapkan akan memberikan sebuah alternatif dalam melakukan proses pengukuran jarak dan tinggi objek dengan menggunakan perangkat mobile, hal ini dikarenakan perkembangan dan jumlah pengguna perangkat mobile yang semakin banyak. 2

Dasar Teori

2.1

Lensa Pada Kamera

Jenis lensa pada sebuah kamera merupakan lensa cembung. Supardiono [2] menyatakan bahwa “lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya, sehingga sinar-sinar biasnya bersifat mengumpul”. Titik fokus aktif dari lensa cembung terletak di belakang lensa (f positif) dan bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya). Lensa ini disebut juga lensa konvergen. Titik fokus F1 untuk lensa cembung diperoleh dari perpotongan langsung sinar-sinar bias, sehingga fokus F1 adalah fokus nyata dan lensa cembung disebut lensa positif. Pada lensa cembung titik fokus F1 berada di daerah sinar bias [2]. Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung : a) Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus F1. Penggambaran sinar dapat dilihat pada gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1 Sinar istimewa lensa cembung (a). (Sumber: Lensa dan Cermin. Departemen Pendidikan Nasional)

b)

Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Penggambaran sinar dapat dilihat pada gambar 2 di bawah ini.

Gambar 2 Sinar istimewa lensa cembung (b). (Sumber: Lensa dan Cermin. Departemen Pendidikan Nasional)

c)

Sinar datang melalui titik pusat optik O akan diteruskan tanpa dibiaskan. Penggambaran sinar dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3 Sinar istimewa lensa cembung (c). (Sumber: Lensa dan Cermin. Departemen Pendidikan Nasional)

2.2

Pembentukan Bayangan Pada Lensa Cembung

Pembentukan bayangan pada lensa cembung dapat dilukis dengan menggunakan sinarsinar istimewa. Berikut cara melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung :

3

a) b) c)

Lukis dua buah sinar istimewa. Sinar selalu datang dari depan lensa dan dibiaskan ke belakang lensa. Perpanjangan sinar-sinar bias ke depan lensa dilukis sebagai garis putus-putus. Perpotongan kedua buah sinar bias yang dilukis pada langkah 1 merupakan letak bayangan. Jika perpotongan didapat dari sinar bias, terjadi bayangan nyata, tetapi jika perpotongan didapat dari perpanjangan sinar bias, bayangan yang dihasilkan adalah maya.

Gambar 4 Pembentukan bayangan pada lensa cembung.

2.3

Kesebangunan

Pemanfaatan konsep kesebangunan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya seperti pada saat kita memperbesar atau memperkecil sebuah foto. Bentuk benda pada foto mula-mula dengan foto yang telah diperbesar adalah sama, tetapi ukurannya berlainan dengan perbandingan yang sama. Dua atau lebih bangun dikatakan sebangun jika memenuhi syarat-syarat yaitu memiliki sisi-sisi yang bersesuaian dan sebanding serta sudut-sudut yang bersesuaian sama besar [3]. Berbeda dengan bangun datar lain pada pembuktian kesebangunan pada segitiga memiliki keistimewaan tersendiri. Syarat-syarat segitiga dapat dikatakan sebangun seperti di jelaskan pada tabel 1 berikut [3]. Tabel 1 Syarat segitiga dikatakan sebangun.

Unsur-Unsur yang Diketahui Pada Segitiga (i) Sisi-sisi-sisi (s.s.s) (ii) Sudut-sudut-sudut (sd.sd.sd) (iii) Sisi-sudut-sisi (s.sd.s)

Syarat Kesebangunan Perbandingan sisi-sisi yang bersesuaian sama. Sudut-sudut yang bersesuaian sama besar. Dua sisi yang bersesuaian memiliki perbandingan yang sama dan sudut bersesuaian yang diapit sama besar.

Pada gambar 5 diperlihatkan dua buah persegi panjang ABCD dan A’B’C’D’. Sisi-sisi yang bersesuaian dari kedua persegipanjang itu memiliki perbandingan senilai (sebanding).

Gambar 5 Persegi panjang ABCD dan A’B’C’D’.

Semua sudut persegipanjang besarnya 90° (siku-siku) maka sudut-sudut yang bersesuaian dari kedua persegipanjang itu besarnya sama. Sehingga dapat dikatakan persegi panjang ABCD dan A’B’C’D’ adalah sebangun. Berikut rumus yang terbentuk dari kesebangunan diatas.

4

3 a)

b)

3.1

Perancangan Aplikasi Pada aplikasi pengukuran tinggi dan jarak objek ini ada dua cara pengukuran, yaitu : Dengan memasukkan data. Pengukuran dilakukan dengan mengetahui informasi dari objek, seperti tinggi objek atau jarak objek terhadap kamera. Tanpa memasukkan data. Pengukuran dilakukan tanpa mengetahui informasi dari objek baik disini jarak ataupun tinggi objek dan outputnya adalah tinggi objek dan jarak objek terhadap kamera. Perhitungan Jarak dan Tinggi

Untuk tahap pemilihan objek yang akan diukur yaitu, dengan menggunakan sebuah segiempat. User mengatur ukuran tinggi segiempat dengan menyesuaikan tinggi objek yang akan diukur pada layar. Proses perhitungan jarak dan tinggi objek mengacu pada konsep kesebangunan. Dimana kesebangunan terbentuk dari hasil pelukisan sinar-sinar istimewa dari lensa cembung seperti yang tergambarkan pada gambar 6.

Gambar 6 Kesebangunan segitiga pada pembentukan bayangan lensa cembung.

Keterangan gambar 5 : X1 = Jarak benda terhadap kamera Y1 = Tinggi benda sebenarnya X2 = Focal Length camera Y2 = Tinggi benda pada camera (bayangan) Persamaan :

Berikut rumus untuk perhitungan tanpa memasukkan data.

Gambar 7 Pengukuran 1 dan pengukuran 2.

5

Keterangan gambar 10 : X1 = Jarak benda terhadap kamera. Y1 = Tinggi benda sebenarnya. X2 = Focal Length camera.

Y21 = Tinggi benda pada kamera (bayangan) pada perhitungan pertama. Y22 = Tinggi benda pada kamera (bayangan) pada perhitungan kedua. Z = Jarak Perpindahan pengukuran pertama ke pengukuran kedua. Dimana persamaan (2) digunakan untuk menghitung jarak benda terhadap kamera dan persamaan (3) digunakan untuk menghitung tinggi benda sebenarnya. Focal lenght dari kamera merupakan jarak dari pusat optik lensa dengan titik fokus yang terletak di sensor atau film [5]. Nilai focal lenght kamera dalam satuan milimeter (mm). Untuk mendapatkan nilai focal length dari kamera pada smart phone android dapat menggunakan perintah berikut [6]:

Camera.Parameters p; p= mCamera.getParameters(); float focalLength; focalLenght=p.getFocalLength(); Bayangan dalam sebuah kamera merupakan hasil proyeksi dari lensa [5]. Dimana bayangan tersebut akan jatuh atau terbentuk di atas permukaan sensor yang ada di dalam kamera dan kemudian di proses untuk ditampilkan pada layar perangkat mobile. Untuk menghitung tinggi bayangan di sensor dengan melakukan perbandingan antara ukuran objek di sensor kamera dengan ukuran objek di layar.

Tinggi bayangan ini diukur dalam satuan milimeter (mm). Sehingga tinggi sensor dibagi tinggi gambar untuk mendapatkan ukuran 1 pixel yang ada pada sensor dalam milmeter. 3.2

Use case Diagram

Use case diagram sistem ini hanya memiliki satu aktor yaitu user. Pada gambar 8 menggambarkan use case untuk proses pengukuran dengan memasukkan data. Dapat dilihat bahwa untuk menghitung jarak maka user harus menginputkan tinggi objek dan untuk menghitung tinggi objek user harus menginputkan jarak obejek terhadap kamera.

Gambar 8 Use case pengukuran dengan memasukkan data.

6

Pada gambar 9 menggambarkan use case untuk proses pengukuran tanpa memasukkan data. Dapat dilihat user dapat mengetahui langsung tinggi dan jarak objek terhadap kamera setelah melakukan proses pemilihan objek yang akan diukur.

Gambar 9 Use case pengukuran tanpa memasukkan data.

3.3 a)

Flowchart Dengan memasukkan data.

Gambar 10 Flowchart pengukuran dengan memasukkan data.

Gambar 10 menjelaskan sistem pengukuran dengan memasukkan data, dimana pada saat aplikasi dijalankan terdapat pilihan apakah akan melakukan perhitungan jarak. Jika jawabanya ya maka user diharuskan menginputkan tinggi objek sebenarnya. Jika tidak maka perhitungan yang dilakukan adalah menghitung tinggi objek sebenarnya dengan memasukkan jarak antara objek dengan kamera. Tahap pemilihan objek yang akan diukur dengan menggunakan sebuah segiempat. User mengatur ukuran tinggi segiempat dengan menyesuaikan tinggi objek yang akan diukur pada layar.

7

b)

Tanpa memasukkan data.

Gambar 11 Flow Chart pengukuran tanpa memasukkan data.

Gambar 11 menjelaskan sistem pengukuran tanpa memasukkan data, dimana proses pengukuran dilakukan dua kali dengan mengubah jarak pengukuran. Setiap melakukan pengukuran user melakukan capture, hal ini untuk mendapat nilai persamaan. Hasil nilai kedua persamaan yang akan digunakan untuk menghitung tinggi dan jarak objek terhadap kamera. Perhitungan perpindahan jarak pengukuran dengan menggunakan sensor proximity yang ada pada perangkat mobile. 4

Analisa dan Pembahasan

Dalam penelitian ini, pengujian dilakukan dengan membandingkan data benda sebenarnya dengan hasil pengukuran menggunakan aplikasi yang dibangun. Data dari dua benda yang akan diukur dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2 Spesifikasi Benda.

Spesifikasi Benda1

Nama = Benda 1 Tinggi = 430 mm Lebar = 334 mm

Gambar Benda 1

Spesifikasi Benda 2

Gambar Benda 2

Nama = Benda 2 Tinggi = 510 mm Lebar = 360 mm

Pengukuran akan dilakukan sebanyak lima kali dengan jarak yang berbeda dan menggunakan dua perangkat mobile dengan spesifikasi yang berbeda pula. Spesifikasi dari dua perangkat mobile yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3 Spesifikasi perangkat mobile yang akan digunakan dalam pengujian.

8

   Spesifikasi Merk

Samsung Galaxy SII Samsung Galaxy Gio

Focal Lenght 3,97 mm 2,78 mm

Resolusi Kamera

Resolusi Layar

3264x2448 pixels 2048x1536 pixels

480 x 800 pixels 320 x 480 pixels

Ukuran Sensor Kamera (mm)

Jarak Proximity

3,416 x 4,536

7 cm

2,2 x 2,6

7 cm

Hasil pengukuran : a. Tabel 4 dan 5 menunjukkan hasil pengukuran Benda 1 dengan menggunakan perangkat mobile Samsung Galaxy Gio: Tabel 4. Hasil pengukuran benda 1 dengan input data.

Tabel 5. Hasil pengukuran benda 1 tanpa input data.

b. Tabel 6 dan 7 menunjukkan hasil Pengukuran Benda 2 dengan menggunakan perangkat mobile Samsung Galaxy Gio: Tabel 6. Hasil pengukuran benda 2 dengan input data.

Tabel 7. Hasil pengukuran benda 2 tanpa input data.

9

c. Tabel 8 dan 9 menunjukkan hasil pengukuran Benda 1 dengan menggunakan perangkat mobile Samsung Galaxy SII: Tabel 8. Hasil pengukuran benda 1 dengan input data

Tabel 9. Hasil pengukuran benda 1 tanpa input data.

d. Tabel 10 dan 11 menunjukkan hasil pengukuran Benda 2 dengan menggunakan perangkat mobile Samsung Galaxy SII: Tabel 10. Hasil pengukuran benda 2 dengan input data.

Tabel 11. Hasil pengukuran benda 2 tanpa input data.

Dari hasil pengujian di atas hasil pengukuran menunjukkan bahwa aplikasi dapat berjalan baik dengan hasil rata-rata galat yang kecil yaitu 0,0001404 untuk pengukuran jarak pada benda 2. Hasil pengukuran yang memiliki galat kecil adalah dengan menggunakan perangkat mobile merk Samsung Galaxy SII. Hal ini dikarenakan Samsung Galaxy SII mempunyai spesifikasi hardware yang lebih baik dibandingkan Samsung Galaxy Gio. Ukuran focal length, ukuran sensor kamera, serta resolusi layar perangkat mobile berpengaruh pada hasil pembentukan bayangan sehingga kualitas gambar yang ditampilkan di layar lebih bagus dan lebih detail. Ukuran resolusi layar berpengaruh pada tingkat ketelitian user dalam melakukan pengukuran.

10

5

Kesimpulan

Pembentukan bayangan dengan sinar-sinar istimewa yang membentuk dua segitiga sebangun dapat membantu dalam proses pengukuran tinggi dan jarak objek terhadap kamera. Dalam hal ini pengukuran dapat menggunakan dua pendekatan yaitu, dengan inputan data atau tanpa inputan data. Pengukuran tanpa inputan harus dilakukan sebanyak dua kali dan harus mengetahui jarak perpindahan antara pengukuran pertama dan kedua. Ukuran focal length, ukuran sensor kamera dan resolusi layar akan mempengaruhi tingkat ketelitian user dalam melakukan pengukuran. 6

Daftar Pustaka

[1]

Pratomo, Danur Garuh. (Agustus 2004). Pendidikan dan Pelatihan (Diklat) Teknis Pengukuran dan Pemetaan. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Supardiono. (2004). Lensa dan Cermin. Departemen Pendidikan Nasional. Agus, Nuniek Avianti. (2008). Mudah Belajar Matematika Untuk Kelas IX (hal 14). Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Gonzalez, Rafael C., & Woods, Richard E. (2002). Digital Image Processing (2rd ed.) (hal. 37-38). Prentice-Hall, Inc. Purwanto, Wawan (t.t). Digital Photography That I Really New On That Chapter Chapter I : The Camera System (hal. 22-31). Android Developers, Android Documentation, http://developer.android.com

[2] [3] [4] [5] [6]