Belajar mengetahui Parameter Orientasi Dalam pada kamera (kalibrasi Kamera) Android Cross A7S

Selamat pagi sob, kali ini kita akan membahas masalah Kamera. Kamera indetink dengan instilah fotografi, tatapi kali ini saya tidak akan membahas masalah teknik dalam melalukan fotografi, tetapi lebih membahas masalah fotogrametri. Tentu saja dalam bidang fotogrametri memerlukan parameter dari kamera. Untuk mengetahui parameter tersebut dibahas dalam kalibrasi kamera. Sebelum kesana kita tahu dulu pengertian kalibrasi itu apa, kalibrasi adalaha hal yang sangat penting dilakukan pada saat melakukan pengukuran secara fotogrametrik. Yang dimaksud dengan fotogrametrik adalah kita melakukan pemotretan objek baik posisi kamera dari udara, maupun diatas permukaan bumi, untuk keperluan pemetaan, maupun pengukuran objek lainnya seperti, panjang, luas, dan volume. Tentu kalibrasi kamera ini digunakan dalam proses pengukuran, tujuannya adalah untuk mengetahui kesalahan-kesalahan pada orinatasi dalam kamera seperti : panjang fokus, principal point (xp, yp) dan distordi lensa yaitu distorsi radial (K1, K2, K3) dan distorsi tangensial/decentring (P1, P2). Kita bisa mengetahui bagaimana kualitas kamera kita sebenarnya dari parameter tersebut. Mungkin untuk keperluan photografer mungkin tidak perlu, tetapi dari aspek geometris untuk pengukuran (fotogrametri) sangat dibutuhkan.

Gambar 1 Foto Grid pada software Photomodeler Scanner

Sebenarnya jika dibagi dari jenisnya, kamera terbagi menjadi dua jenis, yaitu kamera metrik dan kamera non metrik (sebagai contoh kamera digital). Kamera metrik bisa dikatahui parameter orientasi dalam dilapangan, sedangkan kamera non metrik tidak bisa, jadi kita mengetahui parameter tersebut harus dengan kalibrasi kamera.

Parameter Interior X₀, Y₀, dan Fokus

Dalam berbagai kasus fotogrametri, elemen dari principle point (x_o, y_o) dan perspektif distance (panjang fokus) harus ditentukan, hal ini dikarenakan semua sistem persamaan matematis yang digunakan dalam fotogrametri bergantung dari ketiga parameter ini. Secara geometris hubungan antara ketiga parameter ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 

Gambar 2.  Geometri foto 

Posisi principle point (x_o, y_o) merupakan proyeksi garis lurus dari letak perspective center ke bidang foto dan jarak dari principle point ke perspective center merupakan panjang fokus (c). Secara praktis panjang fokus kamera dan letak principle point tidak mutlak berada di tengah-tengah pusat foto, permasalahan ini disebabkan oleh kurang stabilnya susunan lensa dan CCD yang berguna untuk merekam bayangan objek pada saat perakitan.

Parameter Distorsi Radial (K₁, K₂, K₃)

Distorsi radial adalah pergeseran linier titik foto dalam arah radial terhadap titik utama dari posisi idealnya. Distorsi lensa biasa diekspresikan sebagai fungsi polonomial dari jarak radial (dr) terhadap titik utama foto. 

Efek yang terjadi apabila pada kamera memiliki nilai distorsi, maka gambar foto yang dihasilkan akan berbentuk cembung atau cekung, tergantung dari nilai parameter distorsi radial bernilai positif atau negatif (Wolf). Efek distorsi radial adalah sekitar 1 sampai 2 piksel di perbatasan CCD sensor. Dalam kaitannya dengan definisi distorsi radial, ada korelasi besar antara koefisien distorsi itu sendiri K₁, K₂, K₃ dan antara principle distance. Hubungan antara distorsi radial dengan principle distance adalah dalam kaitannya sesuai principle distance dengan deviasi rata-rata akan dihitung menjadi minimum.

Parameter Distorsi Decentring atau tangensial (P₁, P₂) 

Distorsi decentring adalah pergeseran linier titik di foto pada arah normal (tegak lurus) garis radial melalui titik foto tersebut. Distorsi decentring disebabkan kesalahan sentering elemen-elemen lensa dalam satu gabungan lensa dimana titik pusat elemen-elemen lensa dalam gabung lensa tersebut tidak terletak pada satu garis lurus. Pergeseran ini biasa dideskripsikan dengan 2 persamaan polonomial  untuk pergeseran pada arah x (dx) dan y (dy). Efek dari distorsi decentring ini akan menyebabkan kesan hiperbolik pada foto yang terekam oleh kamera.

Gambar 3. Distrorsi Lensa

Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimana kita melakukan kalibrasi kamera, kita bisa menggunakan software Fotomedeller, Photomodeler Scanner adalah software fotogrametri yang menyediakan pemodelan berdasarkan gambar (image) untuk pengukuran yang akurat serta model 3D dalam bidang engineering, arsitektur, film, forensik, kebudayaan, dan lain-lain. Photomodeler Scanner menyediakan utilitas untuk menciptakan pengukuran dan model 3D yang akurat dan berkualitas tinggi dari kumpulan foto. Proses ini disebut dengan scanning 3D berbasis foto.

Kamera yang akan dikalibrasi adalah kamera Androin Cross A7S. Adapun spesifikasi kamera ini memiliki 8 MP Autofocus Camera, panjang lensa 4 mm.

Untuk mengetahui bagaimana proses kalibrasi di software Photomodeler Scanner dapat di lihat di link berikut 
https://www.scribd.com/doc/260055065/Laporan-Praktikum-Kalibrasi-Kamera-Android-Cross-A7S-menggunakan-Software-Photomodeler-Scanner

Dengan melakukan kalibrasi kamera maka dapat kita ketahui hasil parameter orientasi dalam (Internal Orientation) kamera dibawah ini :

	Normal Cross A7S	Hasil Kalibrasi	Deviasi
Panjang Fokus	4 mm	3,511496 mm	0,003 mm
Principal Point sumbu Xp	0	1,764123	0,005 mm
Principal Point sumbu Yp	0	1,294823	0,0002 mm
Distorsi Radial K1	0	0,004431	0,00029
Distorsi Radial K2	0	0	0
Distorsi Radial K3	0	0	0
Distorsi Decentring P1	0	0,0006237	0,00012
Distorsi Decentring P2	0	0	0

Nah hasil tabel diatas terdapat pengurangan panjang fokus kamera menjadi 3,511496 mm dengan selisih 0,488504 mm. Untuk posisi Principal point terdapat pergeseran korrdinat yang relatif besar yaitu Xp 1,764123 dan Yp 1,294823 dari kondisi normal 0,0. Untuk parameter distrosi yang diketahui adalah ditorsi Radial K1 dan Distorsi decentring P1.

Demikian lah postingan mengenai kalibrasi kamera ini, semoga memberikan manfaat, Terima Kasih.