Tulisan ini merupakan ringkasan dari jurnal yang berjudul "Brosur Interaktif Berbasis Augmented Reality" yang ditulis oleh Muchammad Chafied, Rengga Asmara, S.Kom, Taufiqurrahman, S.ST, Rizky Yuniar Hakkun, S.Kom.
1. PENDAHULUAN
Augmented Reality merupakan upaya untuk menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual yang dibuat melalui komputer sehingga batas antara keduanya menjadi sangat tipis. Augmented Reality atau yang biasa disebut dengan AR bukan merupakan teknologi baru. Teknologi ini telah ada selama hampir 40 tahun, setelah diperkenalkan aplikasi Virtual Reality (VR) untuk pertama kalinya. Pada saat itu, penelitian-penelitian teknologi yang dilakukan ditujukan untuk aspek hardware. Head-Mounted Display (HMD) merupakan contoh hasil dari penelitian tentang Augmented Reality pada saat itu, ini merupakan satu-satunya peralatan dasar dalam teknologi-teknologi terbaru. Seiring berjalannya waktu, Augmented Reality berkembang sangat pesat sehingga memungkinkan pengembangan aplikasi ini di berbagai bidang termasuk pendidikan.
2.TINJAUAN PUSTAKAAugmented Reality merupakan upaya untuk menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual yang dibuat melalui komputer sehingga batas antara keduanya menjadi sangat tipis. Augmented Reality atau yang biasa disebut dengan AR bukan merupakan teknologi baru. Teknologi ini telah ada selama hampir 40 tahun, setelah diperkenalkan aplikasi Virtual Reality (VR) untuk pertama kalinya. Pada saat itu, penelitian-penelitian teknologi yang dilakukan ditujukan untuk aspek hardware. Head-Mounted Display (HMD) merupakan contoh hasil dari penelitian tentang Augmented Reality pada saat itu, ini merupakan satu-satunya peralatan dasar dalam teknologi-teknologi terbaru. Seiring berjalannya waktu, Augmented Reality berkembang sangat pesat sehingga memungkinkan pengembangan aplikasi ini di berbagai bidang termasuk pendidikan.
2.1 Pengolahan Citra Digital
Pengolahan gambar digital atau Digital Image Processing (DIP) adalah bidang yang berkembang sangat pesat sejalan dengan kemajuan teknologi pada industri saat ini. Fungsi utama dari Digital Image Processing adalah untuk memperbaiki kualitas dari gambar hingga gambar dapat dilihat lebih jelas tanpa ada ketegangan pada mata, karena informasi penting diekstrak dari gambar yang dihasilakan harus jelas sehingga didapatkan gambar yang terbaik. Selain itu DIP digunakan untuk memproses data yang diperoleh dalam persepsi mesin, yaitu prosedur-prosedur yang digunakan untuk mengektraksi informasi dari gambar, informasi dalam bentuk yang cocok untuk proses komputer.
Keuntungan menggunakan DIP adalah terdapat penurunan kualitas gambar dan sinyal elektrik yang terdegradasi akibat keterbatasan komponen elektrik, dalam kondisi ini DIP dapat menjaga hasil gambar tetap presisi. Keuntungan yang lain adalah fleksibilitas, yaitu penggunaan yang lebih besar, sebuah gambar dapat di magnified, reduced atau rotated, kontras, brightness dapat diubah. Selain keuntungan DIP juga memiliki kekurangan yaitu kecepatan dan mahal, banyak operasi yang digunakan oleh DIP lebih lambat dan lebih mahal dibandingkan operasi optik atau elektrikal lainnya dan resources untuk menghitung bisa mahal.
2.2 OpenGL
OpenGL adalah suatu spefikasi grafik yang low-level yang menyediakan fungsi untuk pembuatan grafik primitif termasuk titik, garis, dan lingkaran. OpenGL bersifat Open-Source, multi-platform dan multi-language serta digunakan mendefinisikan suatu objek, baik objek 2 dimensi maupun objek 3 dimensi. OpenGL juga merupakan suatu antarmuka pemrograman aplikasi (Application Programming Interface (API)) yang tidak tergantung pada piranti dan platform yang digunakan, sehingga OpenGL dapat berjalan pada sistem operasi Windows, UNIX dan sistem operasi lainnya.
OpenGL pada awalnya didesain untuk digunakan pada bahasa pemrograman C/C++, namun dalam perkembangannya OpenGL dapat juga digunakan dalam bahasa pemrograman yang lain seperti Java, Visual Basic, Delphi, maupun Fortran. Namun OpenGL di-package secara berbeda-beda sesuai dengan bahasa pemrograman yang digunakan. OpenGL lebih mengarah pada prosedural daripada sebuah deskriptif API grafis.
2.3 ARToolkit
Jika OpenGL merupakan library yang digunakan dalam pembuatan grafis 3D, ARToolKit merupakan library perangkat lunak yang digunakan untuk mengembangkan aplikasi AR.
2.4 Deteksi Marker
Deteksi marker dengan menggunakan metode Hough Transform mendeteksi parameter-parameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera webcam menggunakan (r = x cos(ϴ) + y sin(ϴ), r: jarak antar garis dalam kalibrasi kamera, ϴ: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner dari titik sudut (edge) yang menghubungkan antar garis dimana semua titik sudut tersebut ditentukan sebagai pixel. Hough Transform membutuhkan array yang disebut accumulator array, array ini hanya mempunyai 1 nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, ϴ) yang memungkinkan. Setiap garis dapat dibangun dengan menghubungkan antara titik sudut (edge) yang telah ditentukan sebagai pixel tadi, dan parameter-parameter yang terkait dengan r dan ϴ menentukan nilai increment dari accumulator array. Setelah semua garis-garis yang memungkinkan diproses, nilai array yang tinggi merepresentasikan sebuah garis (marker border). Meskipun Hough Transform memiliki banyak noise dan diskontinuitas dalam sebuah image dan belum mampu menemukan titik akhir dari sebuah garis.
2.5 Kalibrasi Kamera
Kalibrasi kamera adalah salah satu langkah yang harus dilakukan dalam proses rekonstruksi 3D, dimana proses ini diperlukan untuk mendapatkan informasi parameter kamera yang digunakan untuk melakukan transformasi dari 3D (world coordinate) menuju ke 2D (camera coordinate). Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk melakukan proses kalibrasi kamera, yaitu:
2.2 OpenGL
OpenGL adalah suatu spefikasi grafik yang low-level yang menyediakan fungsi untuk pembuatan grafik primitif termasuk titik, garis, dan lingkaran. OpenGL bersifat Open-Source, multi-platform dan multi-language serta digunakan mendefinisikan suatu objek, baik objek 2 dimensi maupun objek 3 dimensi. OpenGL juga merupakan suatu antarmuka pemrograman aplikasi (Application Programming Interface (API)) yang tidak tergantung pada piranti dan platform yang digunakan, sehingga OpenGL dapat berjalan pada sistem operasi Windows, UNIX dan sistem operasi lainnya.
OpenGL pada awalnya didesain untuk digunakan pada bahasa pemrograman C/C++, namun dalam perkembangannya OpenGL dapat juga digunakan dalam bahasa pemrograman yang lain seperti Java, Visual Basic, Delphi, maupun Fortran. Namun OpenGL di-package secara berbeda-beda sesuai dengan bahasa pemrograman yang digunakan. OpenGL lebih mengarah pada prosedural daripada sebuah deskriptif API grafis.
2.3 ARToolkit
Jika OpenGL merupakan library yang digunakan dalam pembuatan grafis 3D, ARToolKit merupakan library perangkat lunak yang digunakan untuk mengembangkan aplikasi AR.
2.4 Deteksi Marker
Deteksi marker dengan menggunakan metode Hough Transform mendeteksi parameter-parameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera webcam menggunakan (r = x cos(ϴ) + y sin(ϴ), r: jarak antar garis dalam kalibrasi kamera, ϴ: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner dari titik sudut (edge) yang menghubungkan antar garis dimana semua titik sudut tersebut ditentukan sebagai pixel. Hough Transform membutuhkan array yang disebut accumulator array, array ini hanya mempunyai 1 nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, ϴ) yang memungkinkan. Setiap garis dapat dibangun dengan menghubungkan antara titik sudut (edge) yang telah ditentukan sebagai pixel tadi, dan parameter-parameter yang terkait dengan r dan ϴ menentukan nilai increment dari accumulator array. Setelah semua garis-garis yang memungkinkan diproses, nilai array yang tinggi merepresentasikan sebuah garis (marker border). Meskipun Hough Transform memiliki banyak noise dan diskontinuitas dalam sebuah image dan belum mampu menemukan titik akhir dari sebuah garis.
2.5 Kalibrasi Kamera
Kalibrasi kamera adalah salah satu langkah yang harus dilakukan dalam proses rekonstruksi 3D, dimana proses ini diperlukan untuk mendapatkan informasi parameter kamera yang digunakan untuk melakukan transformasi dari 3D (world coordinate) menuju ke 2D (camera coordinate). Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk melakukan proses kalibrasi kamera, yaitu:
- Photogrammetric Calibration. Proses kalibrasi kamera dilakukan dengan mengamati obyekkalibrasi dimana geometri dalam ruang 3D telah diketahui dengan sangat tepat. Obyek kalibrasi biasanya terdiri dari dua atau tiga bidang yang terletak secara orthogonal satu dengan yang lainnya.
- Self Calibration. Metode-metode pada kategori ini tidak menggunakan obyek kalibrasi. Metode ini dilakukan dengan cara menggerakkan kamera pada pemandangan statis (static scene), yang dibatasi oleh parameter internal kamera dari perubahan letak kamera dengan menggunakan informasi yang terdapat pada gambar saja. Parameter ekstrinsik menggambarkan orientasi posisi dari kamera terhadap sistem koordinat sebenarnya dalam ruang 3D (world coordinate). Berikut sistem koordinat marker:
3 Perancangan Perangkat Lunak
3.1 Deskripsi Umum Perangkat Lunak
Berdasarkan diagram tersebut, webcam mengambil input gambar di sekitarnya secara berulang-ulang (video stream). Webcam mencari dimana posisi yang akan ditempati oleh objek 3D, kemudian ditandai dengan border warna merah. Dilanjutkan dengan mengidentifikasi marker yang berada di dalam border warna merah yang telah dikenali sebelumnya oleh sistem. Kemudian objek 3D dimunculkan sesuai dengan letak marker.3.2 Alur Program
3.2.1 Disain Input
Proses input terdiri dari proses pengambilan gambar marker dan gambar obyek di sekitarnya dengan menggunakan kamera webcam. Gambar yang didapatkan akan digunakan sebagai input pada proses selanjutnya.
3.2.2 Segmentasi
Pada proses ini dilakukan pemisahan obyek dengan lingkungan (latar belakang) yaitu dengan mendeteksi bagian marker terluar(border), dalam hal ini 4 garis hitam yang membentuk sebuah persegi sehingga memungkinkan sistem untuk hanya memproses bagian marker yang berada di dalam border persegi. Tiap-tiap marker akan direpresentasikan sebagai ID, sehingga memungkinkan untuk menampilkan objek yang berbeda pada tiap marker.
3.2.3 Kalibrasi Kamera
Proses kamera kalibrasi digunakan untuk mencari parameter intrinsik kamera dan mencari matrik ekstrinsik tiap marker yang nantinya digunakan untuk melakukan transformasi dari 3D (world coordinate) ke 2D (camera coordinate).
3.2.4 Rekonstruksi 3D
Pada proses ini ditampilkan objek 3D berdasarkan posisi marker yang telah dikenali sebelumnya. Sudut pandang dari objek 3D akan disesuaikan dengan sudut pandang dari marker yang terdeteksi oleh webcam.
3.2.5 Perancangan Antarmuka
Berikut ini rancangan tampilan objek 3D pada video capture:
4. KESIMPULANBerikut beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan dan pengujian terhadap sistem adalah sebagai berikut:
1. Semakin besar ukuran marker, maka semakin optimal objek 3D yang dihasilkan.
2. Marker yang memiliki kemiripan bentuk pattern dianggap oleh sistem sebagai marker yang sama.
3. Marker yang terhalang untuk mendapat pencahayaan secara langsung tidak dapat dikenali oleh sistem.
4. Pada marker simetris objek 3D yang dihasilkan cenderung tidak memiliki posisi acuan yang stabil.
5. Marker berwarna (selain hitam dan putih) masih dapat dikenali oleh sistem.
6. Kecerahan, ukuran dan bentuk marker mempengaruhi tingkat akurasi pada sistem.
Referensi:
Muchammad Chafied, Rengga Asmara, S.Kom, Taufiqurrahman, S.ST, Rizky Yuniar Hakkun, S.Kom "BROSUR INTERAKTIF BERBASIS AUGMENTED REALITY", Juli 2010.
Free Template Blogger collection template Hot Deals BERITA_wongANteng SEO theproperty-developer
0 komentar:
Posting Komentar