Development of Real-time Image Processing Program to Detect Obstacles for Unmanned Tractor.
PENGEMBANGAN PROGRAM PENGOLAHAN CITRA
REAL-TIME UNTUK DETEKSI RINTANGAN PADA
TRAKTOR TANPA AWAK
IRRIWAD PUTRI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Program
Pengolahan Citra Real-time untuk Deteksi Rintangan pada Traktor Tanpa Awak
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Irriwad Putri
F151100051
RINGKASAN
IRRIWAD PUTRI. Pengembangan Program Pengolahan Citra Real-time untuk
Deteksi Rintangan pada Traktor Tanpa Awak. Dibimbing oleh USMAN AHMAD
dan DESRIAL.
Sensor deteksi rintangan merupakan komponen yang penting dalam
pengembangan traktor otomatis dalam rangka mengenal lingkungannya.
Pengujian dari beberapa penelitian pada kendaraan dan robot otomatis
memperlihatkan bahwa terdapat hanya lima sampai enam perbedaan jenis sensor
deteksi rintangan yang efektif. Sensor-sensor ini dapat diurutkan mulai dari harga
yang murah sampai sangat mahal. Sensor-sensor ini memiliki perbedaan manfaat
yang unik pada berbagai aplikasi. Jika sebuah sensor dapat secara efektis
digunakan untuk membangun peta lingkungan kendaraan, maka aplikasi sensor
deteksi rintangan pada lingkungan pertanian akan memungkinkan. Sensor ini
antara lain kamera CCD, Sensor ultrasonik (sonar), Scanning laser, 3D Sccanning
Laser, dan Milimeter Wave Radar
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan algoritma pengolahan citra
real-time yang akan digunakan sebagai penghindaran rintangan pada traktor tanpa
awak. Peralatan yang digunakan pada penelitian ini dapat dibagi menjadi dua
katagori, yaitu berupa hardware dan software. Peralatan hardware meliputi
Traktor Yanmar EF453T, Laptop acer Aspire 2930 dengan slot Express card, ccd
camera dan cctv lens, express card d/34 to firewire IEEE 1394A Adapter, kabel
firewire, papan (triplek), pointer laser merah dengan daya < 5mW, LM 7805,
resistor 82 ohm, kapasitor 100 µF, luxmeter, dan akrilik. Sedangkan software yang
digunakan adalah Visual C#, SharpDevelop versi 3.2, dan Paint Shop Pro versi 6.
Tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut, seperti identifikasi masalah,
perancangan sistem deteksi rintangan traktor, pembuatan sistem deteksi rintangan
traktor, pengambilan nilai RGB statik dan dinamik, uji kalibrasi dan validasi optis
kamera, uji fungsional, uji kinerja statis dan dinamis.
Teknik pengolahan citra yang meliputi proses binerisasi dan dilasi berhasil
memberikan citra biner yang sempurna. Titik putih pada citra biner merupakan
titik yang digunakan untuk mendeteksi adanya rintangan. Sistem ini mampu
mengenal rintangan yang berada pada lintasan traktor sehingga mampu
memberikan perintah untuk jalan terus, belok kiri, belok kanan, dan berhenti.
Traktor yang mendeteksi rintangan pada jarak kurang dari 7 m akan memberikan
perintah pada traktor agar belok kiri jika rintangan berada di bagian kanan dan
tengah, belok kanan jika rintangan di bagian kiri, berhenti apabila rintangan
berada di sepanjang lintasan, dan berjalan terus apabila tidak terdapat rintangan
pada lintasan. Namun traktor akan jalan terus apabila rintangan berada pada jarak
lebih dari 7 m.
Program pengolahan citra real-time diaplikasikan pada kecepatan kerja
traktor 0.5 m/det dengan kecepatan proses pengolahan citra rata-rata 1.3 detik/
perintah pada intensitas matahari 500 – 2000 lux (06.15-08.00 WIB pada kondisi
normal). Akurasi sebesar 81.6% untuk rintangan yang berada pada jarak 2 m,
77.1% pada jarak rintangan 3 m, 71.5% pada jarak rintangan 4 m, 69.5% pada
jarak rintangan 5 m, 68% pada jarak rintangan 6 m, dan 48.4% pada jarak
rintangan 7 m. Semakin jauh posisi rintangan berada, maka semakin tidak akurat
sistem pendeteksi rintangan dalam membaca jarak rintangan tersebut. Total
akurasi sistem deteksi rintangan real-time adalah 67.4%. Pengolahan citra deteksi
rintangan secara real-time mengalami kesulitan. Apabila intensitas matahari
terlalu tinggi, maka sistem tidak dapat mengenali rintangan dan hal ini akan
berbahaya pada traktor.
Kata kunci: deteksi rintangan, program pengolahan citra real-time,kamera CCD,
sensor laser
SUMMARY
IRRIWAD PUTRI. Development of Real-time Image Processing Program to
Detect Obstacles for Unmanned Tractor. Supervised by USMAN AHMAD and
DESRIAL.
Obstacle detection sensor is an important task for development of
autonomous vehicles in recognizing its environment. An examination of various
research studies on autonomous vehicles/robots shows that there are only five to
six different types of effective obstacle detection sensors. These sensors ranged in
price from inexpensive to very expensive. Each of them has their own unique
advantages and disadvantages for different applications. If a sensor can be
effectively used to create accurate maps for the vehicle environment then applying
of such sensor on detection of obstacles in farming environment would be possible.
The sensors were consisted of CCD camera, Ultrasonic sensors, Scanning laser,
3D Scanning lasers, and Millimeter wave radar.
The purpose of this research was to develop the algorithm of real-time
image processing that will be used as obstacles avoidance for unmanned tractor.
The equipments in this research were divided into two catagories, including
hardware and software platforms. The hardware consisted of Yanmar Tractor
EF453T types, Acer Aspire 2930 with Express card slot, CCD camera, cctv lens,
express card d/34 to fire wire IEEE 1394A Adapter, fire wire cable, tripleks wood,
red pointer laser
REAL-TIME UNTUK DETEKSI RINTANGAN PADA
TRAKTOR TANPA AWAK
IRRIWAD PUTRI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Program
Pengolahan Citra Real-time untuk Deteksi Rintangan pada Traktor Tanpa Awak
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Irriwad Putri
F151100051
RINGKASAN
IRRIWAD PUTRI. Pengembangan Program Pengolahan Citra Real-time untuk
Deteksi Rintangan pada Traktor Tanpa Awak. Dibimbing oleh USMAN AHMAD
dan DESRIAL.
Sensor deteksi rintangan merupakan komponen yang penting dalam
pengembangan traktor otomatis dalam rangka mengenal lingkungannya.
Pengujian dari beberapa penelitian pada kendaraan dan robot otomatis
memperlihatkan bahwa terdapat hanya lima sampai enam perbedaan jenis sensor
deteksi rintangan yang efektif. Sensor-sensor ini dapat diurutkan mulai dari harga
yang murah sampai sangat mahal. Sensor-sensor ini memiliki perbedaan manfaat
yang unik pada berbagai aplikasi. Jika sebuah sensor dapat secara efektis
digunakan untuk membangun peta lingkungan kendaraan, maka aplikasi sensor
deteksi rintangan pada lingkungan pertanian akan memungkinkan. Sensor ini
antara lain kamera CCD, Sensor ultrasonik (sonar), Scanning laser, 3D Sccanning
Laser, dan Milimeter Wave Radar
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan algoritma pengolahan citra
real-time yang akan digunakan sebagai penghindaran rintangan pada traktor tanpa
awak. Peralatan yang digunakan pada penelitian ini dapat dibagi menjadi dua
katagori, yaitu berupa hardware dan software. Peralatan hardware meliputi
Traktor Yanmar EF453T, Laptop acer Aspire 2930 dengan slot Express card, ccd
camera dan cctv lens, express card d/34 to firewire IEEE 1394A Adapter, kabel
firewire, papan (triplek), pointer laser merah dengan daya < 5mW, LM 7805,
resistor 82 ohm, kapasitor 100 µF, luxmeter, dan akrilik. Sedangkan software yang
digunakan adalah Visual C#, SharpDevelop versi 3.2, dan Paint Shop Pro versi 6.
Tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut, seperti identifikasi masalah,
perancangan sistem deteksi rintangan traktor, pembuatan sistem deteksi rintangan
traktor, pengambilan nilai RGB statik dan dinamik, uji kalibrasi dan validasi optis
kamera, uji fungsional, uji kinerja statis dan dinamis.
Teknik pengolahan citra yang meliputi proses binerisasi dan dilasi berhasil
memberikan citra biner yang sempurna. Titik putih pada citra biner merupakan
titik yang digunakan untuk mendeteksi adanya rintangan. Sistem ini mampu
mengenal rintangan yang berada pada lintasan traktor sehingga mampu
memberikan perintah untuk jalan terus, belok kiri, belok kanan, dan berhenti.
Traktor yang mendeteksi rintangan pada jarak kurang dari 7 m akan memberikan
perintah pada traktor agar belok kiri jika rintangan berada di bagian kanan dan
tengah, belok kanan jika rintangan di bagian kiri, berhenti apabila rintangan
berada di sepanjang lintasan, dan berjalan terus apabila tidak terdapat rintangan
pada lintasan. Namun traktor akan jalan terus apabila rintangan berada pada jarak
lebih dari 7 m.
Program pengolahan citra real-time diaplikasikan pada kecepatan kerja
traktor 0.5 m/det dengan kecepatan proses pengolahan citra rata-rata 1.3 detik/
perintah pada intensitas matahari 500 – 2000 lux (06.15-08.00 WIB pada kondisi
normal). Akurasi sebesar 81.6% untuk rintangan yang berada pada jarak 2 m,
77.1% pada jarak rintangan 3 m, 71.5% pada jarak rintangan 4 m, 69.5% pada
jarak rintangan 5 m, 68% pada jarak rintangan 6 m, dan 48.4% pada jarak
rintangan 7 m. Semakin jauh posisi rintangan berada, maka semakin tidak akurat
sistem pendeteksi rintangan dalam membaca jarak rintangan tersebut. Total
akurasi sistem deteksi rintangan real-time adalah 67.4%. Pengolahan citra deteksi
rintangan secara real-time mengalami kesulitan. Apabila intensitas matahari
terlalu tinggi, maka sistem tidak dapat mengenali rintangan dan hal ini akan
berbahaya pada traktor.
Kata kunci: deteksi rintangan, program pengolahan citra real-time,kamera CCD,
sensor laser
SUMMARY
IRRIWAD PUTRI. Development of Real-time Image Processing Program to
Detect Obstacles for Unmanned Tractor. Supervised by USMAN AHMAD and
DESRIAL.
Obstacle detection sensor is an important task for development of
autonomous vehicles in recognizing its environment. An examination of various
research studies on autonomous vehicles/robots shows that there are only five to
six different types of effective obstacle detection sensors. These sensors ranged in
price from inexpensive to very expensive. Each of them has their own unique
advantages and disadvantages for different applications. If a sensor can be
effectively used to create accurate maps for the vehicle environment then applying
of such sensor on detection of obstacles in farming environment would be possible.
The sensors were consisted of CCD camera, Ultrasonic sensors, Scanning laser,
3D Scanning lasers, and Millimeter wave radar.
The purpose of this research was to develop the algorithm of real-time
image processing that will be used as obstacles avoidance for unmanned tractor.
The equipments in this research were divided into two catagories, including
hardware and software platforms. The hardware consisted of Yanmar Tractor
EF453T types, Acer Aspire 2930 with Express card slot, CCD camera, cctv lens,
express card d/34 to fire wire IEEE 1394A Adapter, fire wire cable, tripleks wood,
red pointer laser