90 lateral maksimum +x, juga pada arah vertikal minimum -y dan arah vertikal
maksimum +y. Uji tahap pertama dan tahap kedua juga bertujuan untuk melihat fleksibilitas pergeseran kamera yang digunakan sebagai sensor sistem deteksi
pada saat penentuan posisi buah jeruk lemon pada tanamannya.
B. Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Pelaksanaan uji sistem deteksi untuk menentukan posisi tiga dimensi dari obyek buah jeruk lemon pada tanamannya ini dilakukan di laboratorium Teknik
Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian TPPHP, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilaksanakan
mulai bulan April 2005 sampai Desember 2005.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman jeruk lemon yang memiliki buah matang usia
≥ 120 hsbm. Tanaman ini
dibudidayakan di dalam pot dengan ketinggian diatur maksimal 2 meter. Pot berisi tanaman jeruk lemon ini diletakkan di depan sensor kamera yang sudah
dipasang pada manipulator robot pemanen seperti pada Gambar 51. Uji penentuan posisi tiga dimensi antara sensor kamera dengan buah jeruk lemon
pada tanamannya dilakukan untuk arah sumbu z dan koordinat arah sumbu x dan y. Titik awal pengukuran dimulai dari titik tengah bagian depan sensor kamera,
seperti ditunjukkan pada Gambar 51. Pengaturan cahaya dilakukan untuk perekaman citra menggunakan kamera.
Sebelum proses pengambilan citra dimulai, maka pengaturan cahaya dilakukan agar didapat hasil citra yang sesuai dengan kondisi alami. Penggaris dan alat ukur
lain disiapkan untuk mengukur jarak antara titik tengah bagian depan lensa sensor kamera dengan titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya.
Untuk pengukuran jarak arah sumbu z dan posisi koordinat sumbu x dan y buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap sensor kamera maka digunakan
alat bantu benang yang diberi bandul. Fungsi dari benang dengan bandul ini adalah untuk menentukan posisi titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada
91 tanamannya terhadap bidang datar dudukan manipulator yang telah diberi kertas
milimeter dan dibantu penggaris.
+y
-y -x
+x +z
kamera 0,0,0
Gambar 51 Tanaman jeruk lemon di depan sensor kamera yang dipasang pada manipulator robot
D cm n cm
80 cm Buah jeruk
lemon
Jara k se
nso r ka
mer a ke
ben da u
ji
Bidang datar dudukan
manipulator Perge
seran kam
era
Gambar 52 Posisi sensor kamera pada saat merekam tanaman jeruk lemon
92 Alat bantu selang yang diberi air water pass untuk mengetahui koordinat
arah sumbu y dari titik te ngah bagian depan buah jeruk lemon terhadap titik tengah bagian depan sensor kamera. Dengan cara ini maka koordinat arah sumbu
y dari titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap titik tengah bagian depan lensa sensor kamera dapat diketahui dengan tepat.
Sedangkan benang yang diberi bandul berfungsi untuk menentukan titik tengah bagian depan buah jeruk lemon pada tanamannya terhadap bidang datar dudukan
manipulator yang telah diberi diberi kertas milimeter block. Dengan cara ini maka posisi arah sumbu z, x, dan y dari buah jeruk lemon pada tanamannya dapat
diketahui dengan tepat. Alat utama yang digunakan untuk perhitungan posisi tiga dimensi dari buah
jeruk lemon pada tanamannya adalah seperangkat komputer pengolah citra yang terdiri dari CPU, program pengolah citra, dan bingkai penangkap citra yang
dihubungkan dengan sensor kamera. Pada proses pengolahan citra, perhitungan koordinat arah sumbu x dan y
dimulai dari koordinat 0,0 pixel. Koordinat 0,0 pixel ini merupakan penyede rhanaan dari koordinat titik pusat sensor kamera yang sesungguhnya pada
128,96 pixel lihat Gambar 34. Hal ini dilakukan untuk mempermudah perhitungan pengolahan citra dan penerapannya pada manipulator robot.
Dari penjelasan di atas, maka koordinat x akan memiliki selang – x hingga + x dan koordinat y akan memiliki selang – y hingga + y. Nilai negatif - di sini
hanya menunjukkan arahnya saja, sedangkan nilai jaraknya sendiri tetap positif +. Untuk hasil perhitungan jarak arah sumbu z hanya memiliki nilai positif +.
Ilustrasi bingkai kamera untuk perhitungan posisi arah sumbu x dan y ditampilkan pada Gambar 53.
Dari uraian di atas, maka bingkai citra kedua merupakan acuan untuk perhitungan posisi tiga dimensi dari citra buah jeruk lemon pada tanamannya
dengan menggunakan rumus perhitungan posisi tiga dimensi. Untuk pengukuran secara langsung posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada tanamannya, maka
posisi terakhir kedua titik tengah bagian depan sensor kamera dapat dijadikan acuan. Posisi terakhir kedua sensor kamera artinya adalah posisi setelah kamera
digeser untuk melakukan perekaman stereo.
93 128 pixel
96 p
ix el
xi
yi
0, 0 pixel + x
+ y
- y - x
96 p
ix el
128 pixel
obyek
Gambar 53 Bingkai citra 2 dengan koordinat 0,0 pixel sebagai dasar perhitungan xi dan yi
Seperti telah dibahas sebelumnya, inti dari konsep Doeblin 1990 adalah akurasi dan error adalah dua hal yang saling bertolak belakang. Artinya jika
error kecil maka akurasi tinggi, sebaliknya jika error besar maka akurasinya rendah.
Perhitungan error dilakukan untuk jarak koordinat arah sumbu z dan posisi x-y koordinat arah sumbu x dan y dengan satuan cm. Rumus perhitungan error
telah dibahas pada bab 3 yaitu pada rumus 15. Untuk mengingat perhitungan error digunakan rumus : error = nilai absolut D aktual – D hitung cm.
Perhitungan akurasi hanya bisa dilakukan untuk jarak arah sumbu z sensor kamera ke buah jeruk lemon pada tanamannya saja. Hal ini dikarenakan untuk
perhitungan posisi koordinat arah sumbu x dan sumbu y dimulai dari titik tengah bingkai citra pada koordinat 0,0. Sehingga untuk hasil perhitungan yang
nilainya terpisah dengan koordinat 0,0 akan tidak dapat dihasilkan nilai akurasinya. Sebagai ilustrasi jika terdapat hasil perhitungan 1 dan hasil
pengukuran – 1, maka akurasi tidak dapat dihitung.
94 Akurasi rata-rata dihitung dengan rumus 18 dalam satuan persen dan telah
dibahas pada bab 3, namun untuk mengingatkan rumus akurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
100 ]
[ aktual
D ER
aktual D
Ar −
= .
Kerangka Penelitian
Pada dasarnya ada dua jenis pengujian yang dilakukan pada tahap penelitian ini. Pengujian pertama dilakukan dengan meletakkan tanaman jeruk
lemon di sembarang posisi tiga dimensi koordinat arah sumbu z, x, dan y secara acak terhadap sensor kamera yang telah terpasang pada manipulator robot.
Pengujian kedua dilakukan dengan meletakkan tanaman jeruk lemon pada posisi x-y koordinat x-y dan jarak koordinat arah sumbu z tertentu dengan
menggunakan pergeseran kamera tertentu pula. Langkah pertama dalam melakukan penelitian ini adalah menyalakan
sensor kamera dan komputer pengolah citra. Pengaturan fokus kamera dilakukan untuk bisa mendapatkan citra yang baik. Selanjutnya juga disiapkan penggaris dan
alat ukur lainnya. Alat ukur untuk menentukan posisi tiga dimensi koordinat arah sumbu z, x, dan y menggunakan benang yang diberi bandul dibantu dengan
penggaris, selang air water pass dan kertas milimeter block . Untuk melaksanakan pengujian tahap pertama, langkahnya adalah
meletakkan secara random tanaman jeruk lemon tersebut di depan sensor kamera yang telah terpasang pada manipulator robot. Sensor kamera yang dipasang pada
robot telah diberi mekanisme geseran, sehingga sensor kamera ini dapat mengambil citra secara stereo. Pencahayaan diatur agar citra yang dihasilkan
dapat seperti kondisi alaminya. Setelah alat dan bahan diletakkan pada posisinya maka berikutnya
perekaman citra dapat dimulai. Setelah citra direkam maka program secara otomatis akan melakukan operasi thresholding untuk mendapatkan citra biner dari
buah jeruk lemon. Dan untuk meminimalisir noise dari citra yang dihasilkan maka dilakukan operasi pemfilteran citra.
Citra biner hasil rekaman pertama ini kemudian dihitung jarak dari tepi bingkai citra ke titik tengah bagian depan citra biner buah jeruk lemon dalam arah
sumbu x bingkai citra 1. Untuk mendapatkan citra stereo perekaman dilakukan
95 sekali lagi dengan sebelumnya menggeser kamera dengan besaran n cm tertentu.
Dengan prosedur yang sama, untuk perekaman citra kedua, didapat jarak dari tepi bingkai citra ke titik tengah bagian depan citra biner buah jeruk lemon dalam arah
sumbu x bingkai citra 2. Untuk melakukan perhitungan posisi tiga dimensi buah jeruk lemon pada
tanamannya maka digunakan rumus yang telah diperoleh pada Bab 3. Jarak dari titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan buah jeruk
lemon pada tanamannya koordinat arah sumbu z digunakan rumus 10. Koordinat titik tengah bagian depan sensor kamera ke titik tengah bagian depan
buah jeruk lemon pada tanamannya arah sumbu x digunakan rumus 11, dan untuk koordinat arah sumbu y digunakan rumus 12.
Perekaman citra, pengolahan, dan perhitungan data dilakukan secara berulang sampai 87 kali. Demikian pula untuk pengukuran posisi tiga dimensi dari buah
jeruk lemon pada tanamannya secara langsung aktual juga dilakukan berulang 87 kali, dengan asumsi data ini dapat mewakili seluruh kemungkinan posisi panen
buah jeruk lemon pada tanamannya. Dari hasil pengolahan data tersebut, selanjutnya dilakukan analisis dan evaluasi terhadap formula dan algoritma yang
dikembangkan. Sebagai pembanding digunakan data pengukuran posisi tiga dimensi secara langsung. Hasil analisis dibahas dan diulas pada bagian akhir
penelitian ini. Pengujian tahap kedua dilakukan dengan meletakka n tanaman jeruk lemon
pada posisi tiga dimensi koordinat arah sumbu z, x, dan y tertentu dengan menggunakan pergeseran kamera tertentu pula. Untuk setiap pergeseran kamera 3,
6, 8, 10, dan 12 cm maka posisi tiga dimensi koordinat arah sumbu z, x, dan y buah jeruk lemon pada tanamannya dapat ditulis dalam bentuk pseudocode di
bawah ini :
Mulai For k = 30 to 60 step 10
For l = -10 to 10 step 5 For m = -10 to 10 step 5
Posisi buah jeruk lemon pada tanamannya z, x, y = k, l, m cm End For
End For End For
Selesai
96 Pada setiap posisi buah jeruk lemon pada tanamannya dan pergeseran kamera
tertentu itu dihitung dengan menggunakan formula perhitungan posisi tiga dimensi seperti pada tahap pertama tadi. Hasil perhitungan posisi tiga dimensi
buah jeruk lemon pada tanamannya dibandingkan dengan hasil pengukuran secara langsung. Hasil pengujian pada tahap pertama dan kedua dianalisis dan dibahas
untuk mendapatkan intisari penelitian ini. Langkah-langkah penelitian secara rinci ditampilkan dalam diagram alir pada Gambar 54.
97
Mulai Persiapan alat ukur
Persiapan sensor kamera dan komputer
Z=0,1,…,72; x=-10,-9,…,0,..,9,10;
y=-10,-9,…,0,..,9,10; J = 0 ;
n[10] =[3, 4, ..., 12] ;
k 87 ? tidak
k = 1 to 87 Peletakan tanaman jeruk lemon pada posisi RANDOM z,x,y cm ke k
Perekaman citra stereo untuk pergeseran kamera RANDOM n[j]
k = k + 1
Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi jeruk Lemon
Secara Random dengan Sembarang Pergeseran
Kamera
ya
Uji Penentuan Posisi Tiga Dimensi jeruk Lemon
dengan Lokasi Tertentu dan Pergeseran Kamera Tertentu
Perhitungan posisi tiga dimensi z,x,y : D = [390. L] xi2-xi1, x = xi. D 390, y = yi. D 390
Pengukuran posisi tiga dimensi z,x,y secara
langsung aktual xi2-xi1
L = n[j]
Selesai Analisis dan evaluasi terhadap
hasil dan temuan penelitian xi2-xi1
L = n[j] tidak
Peletakan tanaman jeruk lemon pada posisi z, x, y = k, l, m cm Perekaman citra stereo untuk
pergeseran kamera n[j]
End for ? step
ya
ya Pengukuran posisi tiga dimensi
z,x,y secara langsung aktual J = 0 ;
n[4] =[3, 6, 8, 10, 12] ;
Perhitungan posisi tiga dimensi z,x,y : D = [390. L] xi2-xi1, x = xi. D 390, y = yi. D 390
For k = 30 to 60; step 10 For l = -10 to 10; step 5
For m = -10 to 10; step 5
tidak j 4 ?
j = j + 10 ya
Gambar 54 Diagram alir langkah-langkah penelitian untuk uji penentuan posisi tiga dimensi dari buah jeruk lemon pada tanamannya
98
C. Hasil
