Dr. Yeffry Handoko Putra, MT PERANCANGAN SISTEM PENGINDERAAN JAUH PADA MUATAN ROKET BERBASIS MODUL KAMERA CMUCAM3 Oleh: Tohirun 10207002 pembimbing: Dr. Yeffry Handoko Putra, MT Usep Mohamad Ishaq, M.Si JURUSAN TEKNIK KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2012

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah Memperoleh informasi dari suatu objek atau daerah tanpa harus mendatangi daerah tersebut. Kebanyakan disimpan terlebih dahulu, tidak langsung dikirimkan. Aplikasi penginderaan jauh Pemetaan Survei daerah bencana Survei daerah terpencil dll

Maksud dan Tujuan Maksud Tujuan Merancang sistem pengindera jauh menggunakan CMUCam3 yang dapat diterapkan pada muatan roket Tujuan Menentukan metode yang efektif untuk pengiriman gambar pada sistem yang dirancang Mengatasi gangguan pada saat pengambilan gambar yang bisa menyebabkan penurunan kualitas gambar

Rumusan masalah Bagaimana teknik pengolahan gambar sebelum dikirim ke ground segment Bagaimana teknik pengiriman gambar menggunakan modem radio Bagaimana format data yang akan dikirim Bagaimana mengirimkan data seoptimal mungkin agar proses pengiriman tidak terlalu lama Bagaimana cara untuk mengatasi gangguan yang disebabkan cahaya langit

Batasan Masalah Komunikasi yang digunakan menggunakan radio half duplex. Percobaan pengambilan gambar dengan resolusi maksimal 200x200 Baudrate yang digunakan adalah 9600 bps. Batas waktu maksimum pengiriman adalah 60 detik.

DASAR TEORI

Foto Udara Foto udara merupakan salah satu jenis penginderaan jauh. Foto didapatkan dengan menggunakan sebuah wahana. Contoh : pesawat terbang. Beberapa manfaat dari foto udara adalah sebagai berikut: Pemetaan wilayah Survei daerah bencana Pemetaan dibidang pertanian Melihat perkembangan suatu wilayah

Pengolahan Citra Citra/gambar bisa diibaratkan sebagai matriks dua dimensi. Tiap titik memiliki nilai intensitas warna. Titik ini disebut sebagai pixel (picture element) Pengolahan citra sering diidentikkan dengan “image filtering”. Beberapa image filtering : Grayscale filtering Gray = 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B (sumber :http://gimp-savvy.com/BOOK/index.html?node54.html) Cropping dan resizing Proses crop mengambil sebagian daerah gambar dan menjadikannya gambar yang terpisah dari gambar aslinya Proses resize artinya mengubah ukuran suatu gambar menjadi lebih besar atau lebih kecil dari ukuran aslinya. Gambar 1. Gambar grayscale

Cropping Gambar  

Exposure dan White Balance Exposure : total banyaknya cahaya yang masuk pada media fotografi (kamera film atau sensor) selama proses pengambilan gambar. White Balance : Cara sebuah kamera untuk menghasilkan pewarnaan yang baik pada gambar yang diambil dengan cara mengkalibrasi dengan warna putih.

Format Gambar JPEG JPEG (Joint Photographic Expert Group) Kompresi JPEG merupakan lossy compression, yang artinya beberapa informasi pada gambar aslinya dapat hilang dan tidak dapat dikembalikan. Salah satu format gambar yang paling banyak digunakan.

CMUCam3 Modul kamera yang sudah memiliki mikrokontroler didalamnya Beberapa fitur CMUCam3 Resolusi kamera 352x287 dengan sensor warna RGB. Memiliki 4 port kontroler servo Memiliki video analog B/W Memiliki 2 buah port serial Memiliki 8 buah GPIO (General Purpose I/O) Mendukung kompresi gambar JPEG dan PNG

Perancangan

Diagram Blok Sistem Gambar 2. Diagram blok sistem

Format Paket Data Gambar 4. Format gambar tanpa kompresi

Gambar 7. Pengaplikasian sistem pengindera Rancangan mekanik Gambar 5. rancangan mekanik sistem Gambar 6. Pergerakan kamera Gambar 7. Pengaplikasian sistem pengindera jauh pada muatan roket

Pengirim video Video sender yang digunakan bertipe room-to-room Antena pada bagian penerima menggunakan antena grid Gambar 9. Antena grid Gambar 8. video sender

Komponen lain USB video adapter untuk menampilkan video pada program ground segment. Baterai LiPo sebagai catu daya Servo sebagai penggerak kamera Modem radio YS-1020UB

Algoritma Utama

Prosedur-Prosedur

Antarmuka Program Ground Segment Gambar 10. Antarmuka program ground segment

Analisa

Pengujian Komunikasi Radio Tabel 1. Pengujian jarak komunikasi radio No Jarak (m) Status komunikasi 1 50 Berhasil 2 100 3 150 4 200 5 250 6 300 7 350 8 400 9 450 10 500 11 550 12 600 13 650 Gagal 14 700 15 800

Pengujian Video sender Tabel 2. Pengujian jarak komunikasi video sender No Jarak (m) Status komunikasi 1 50 Berhasil 2 100 3 150 4 200 5 250 6 300 7 350 8 400 9 450 10 500 11 550 12 600 13 650 14 700 15 800 16 850 17 900 18 950 19 1000 Gagal 20 1050

Pengiriman Gambar Tanpa Kompresi Dari hasil percobaan didapatkan data waktu pengiriman terhadap ukuran gambar Tabel 3. Pengujian pengiriman gambar tanpa kompresi No Ukuran (pixel) Waktu pengiriman (ms) Jumlah Byte(byte) RGB Grayscale 1 50 x 50 7600 2700 7550 2550 2 50 x 100 17200 5300 15100 5100 3 100 x 50 15050 5050 4 100 x 100 30500 10100 30100 5 100 x 150 43600 14900 45150 15150 6 150 x 100 45100 7 150 x 150 64500 21900 67650 22650 8 150 x 200 85900 29700 90200 30200 9 200 x 150 90150 30150 10 200 x 200 115200 38700 120200 40200

Pengiriman Gambar Dengan Kompresi JPEG Pengiriman dengan kompresi JPEG membutuhkan waktu yang lebih sedikit. Tabel 4. Pengujian pengiriman gambar dengan kompresi JPEG No Ukuran (pixel) Waktu pengiriman (ms) RGB Grayscale 1 50 x 50 1100 1000 2 50 x 100 1500 1400 3 100 x 50 1600 4 100 x 100 2300 2600 5 100 x 150 3000 3500 6 150 x 100 2900 7 150 x 150 3900 4800 8 150 x 200 4900 6200 9 200 x 150 10 200 x 200 6000 7900

Gambar 11. Grafik perbandingan pengiriman gambar berwarna pengiriman gambar grayscale

Pengaruh Cahaya Langit Terhadap Gambar (1) Efek intensitas cahaya langit terhadap gambar Gambar 13. Efek intensitas cahaya langit yang terlalu besar

Pengaruh Cahaya Langit Terhadap Gambar (2) Cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan mengaktifkan fitur auto exposure Gambar 14. Efek penggunaan fitur auto exposure

Pengaruh Cahaya Langit Terhadap Gambar (3) Terkadang hasil gambar pada CMUCam3 berwarna merah. Gambar 15. Efek infrared terhadap hasil gambar

Pengaruh Cahaya Langit Terhadap Gambar (4) Untuk mengurangi efek tersebut bisa dengan mengaktifkan fitur auto white balance. Gambar 16. Gambar dengan fitur auto whitebalance

Perbandingan Kualitas Gambar (1) Untuk gambar grayscale tidak begitu banyak terdapat perbedaan dari segi kualitas gambar. (a) (b) Gambar 17. perbandingan gambar berwarna (a)JPEG (b)tanpa kompresi

Perbandingan Kualitas Gambar (2) Untuk gambar grayscale, kualitas gambar pada kompresi JPEG tidak begitu baik. (a) (b) Gambar 18 . perbandingan gambar grayscale (a)Tanpa kompresi (b)JPEG

Efek Gerak Muatan Roket (1) Pada saat muatan roket dalam keadaan terayun dengan hebat, kualitas gambar yang diambil akan ikut terpengaruh. Gambar 19 . Pengaruh gerak muatan roket terhadap gambar

Efek Gerak Muatan Roket (2) Salah satu cara mengatasinya adalah dengan menggunakan perangkat lunak manipulasi gambar untuk memperbaiki kualitasnya. Gambar 20 . Hasil gambar yang sudah diperbaiki

Gambar 21. Hasil gambar saat uji darat KOMURINDO 2011

Simpulan (1) Jarak maksimal komunikasi radio adalah 600 m. Jarak maksimal pengiriman video saat menggunakan antena grid adalah 950 meter. Metode pengiriman dengan kompresi JPEG membutuhkan waktu yang lebih sedikit dibandingkan dengan metode tanpa kompresi. Contohnya untuk pengiriman gambar berwarna dengan ukuran 200x200, pengiriman dengan kompresi JPEG membutuhkan waktu 6 detik, sedangkan pengiriman gambar tanpa kompresi membutuhkan waktu 115 detik. Kualitas gambar berwarna dari kedua metode yang telah dicoba memiliki kualitas gambar yang hampir sama, namun untuk gambar grayscale hasil dengan metode tanpa kompresi lebih baik dibandingkan dengan metode kompresi.

Simpulan (2) CMUCam3 memiliki kemampuan untuk mengatasi gangguan yang disebabkan cahaya langit, yaitu dengan fitur auto exposure dan auto white balance. Metode yang efektif pada sistem ini adalah gabungan dari metode kompresi dan tanpa kompresi. Untuk gambar berwarna digunakan metode kompresi JPEG, dan untuk gambar grayscale digunakan metode tanpa kompresi.

Saran Menggunakan media transmisi yang lebih handal dibandingkan media transmisi yang penulis gunakan, dengan tujuan proses pengiriman data bisa lebih cepat. Jika menginginkan hasil foto yang lebih baik, bisa mengganti CMUCam3 dengan kamera yang memiliki spesifikasi lebih tinggi. Mencari teknik untuk mengatasi efek gerak muatan roket yang lebih baik. Menggunakan metode kompresi gambar lain yang mungkin lebih unggul dibandingkan metode JPEG.

Tambahan Video Sim Lampiran

Daftar Pustaka (1) [1] Wicaksono, F. Y. (2009). Apa Itu Foto Udara?. Diakses tanggal 11 Januari 2011, dari http://bpadjogja.info/file/a993f9ea56c9580ff07f271a12e7a62b.pdf [2] Syarif, A. Modul Sistem Multimedia. Diakses tanggal 16 Maret 2011, dari http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/92052-6-991491949488.pdf [3] Hartanto, A. A. (2008). Pengolahan Citra Pada Pemrograman JAVA. Diakses tanggal 16 Maret 2011, dari http://www.kagakribet.com/tutorial/filtering.pdf. [4] Converting to Grayscale. Diakses tanggal 16 maret 2011, dari http://gimp-savvy.com/BOOK/index.html?node54.html. [5] Paryono, P., Kurniawan, E., & Wibowo, E.. Citra Digital. Diakses tanggal 16 Maret 2011, dari http://www2.ukdw.ac.id/kuliah/si/erickblog/ MatakuliahKomputerGrafis_ 10E92/CitraDigital.pdf [6] Exposure. Diakses tanggal 30 Desember 2011, dari http://en.wikipedia.org/wiki/Exposure_%28photography%29.

Daftar Pustaka (2) [7] What is White Balance?. Diakses tanggal 30 Desember 2011, dari http://www.cs.mtu.edu/~shene/DigiCam/User-Guide/white-balance/wb-concept.html [8] JPEG. Diakses tanggal 17 Maret 2011, dari http://en.wikipedia.org/wiki/Jpeg. [9] Digital Modulation. Diunduh pada 30 Mei 2011, dari http://planete.inrialpes.fr/~roca/doc_teaching/ricm5_09/C3-Modulation.pdf. [10] Modulasi Digital. Diakses pada 30 Mei 2011, dari http://backt.blogspot.com/2008/05/modulasi-digital.html [11] CMUcam3: Open Source Programmable Embedded Color VisionPlatform: http://www.cmucam.org diakses pada 30 Desember 2010. [12] Rule Book Komurindo 2011. Diunduh pada 30 Januari 2011, dari Website Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi: http://dikti.go.id/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=186&Itemid=234.

Antarmuka Program Ground Segment Gambar 10. Antarmuka program ground segment