Sistem Pencitraan untuk Menangkap Citra Polarisasi Mohammad Iqbal Sarifuddin Madenda   Djati Kerami   LE2I, Le Creusot, 2009
Pendahuluan <ul><li>Sistem Pencitraan ( Imaging system )  : </li></ul><ul><ul><li>suatu sistem yang digunakan untuk menang...
Pendahuluan <ul><li>Polarisasi Cahaya  adalah fenomena optik yang sering terjadi di bumi yang disebabkan oleh 3 keadaan, y...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Pencahayaan  </li></ul><ul><li>Lensa dan filter </li></ul><ul><li>Kamera </li></ul>C...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>1. Pencahayaan :  </li></ul><ul><li>Berdasarkan jenis sumber cahaya : cahaya menyeba...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>2. Lensa dan filter </li></ul><ul><li>parameter utama dalam  lensa  : </li></ul><ul>...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>filter  digunakan untuk memberikan efek tertentu kepada informasi intensitas yang ak...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>3. Kamera  </li></ul><ul><li>Kamera akan mentransformasi obyek pada alam nyata pada ...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Parameter kamera : </li></ul><ul><li>exposure  (kombinasi otomatis  shutter speed  d...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Parameter kamera (lanjutan) : </li></ul><ul><li>Untuk penangkapan citra terpolarisas...
Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Kombinasi  Aperture dan shutter speed untuk menangkap citra dalam situasi lingkungan...
Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>Dua Penyebab Utama Polarisasi Cahaya </li></ul>Polarisasi oleh pantulan cahaya dari ...
Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>1. Menghitung Status Polarisasi Metode Wolff </li></ul><ul><li>Fase Polarisasi   </l...
Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>2. Menghitung Status Polarisasi Metode Morel </li></ul><ul><li>Polarisasi cahaya pun...
Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>Manfaat Ekstrak Informasi Polarisasi : </li></ul><ul><ul><li>Klasifikasi Material  ...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>Skenario Umum pengambilan citra polarisasi   </li></ul><ul><li>Dilakukan dengan...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>1. Akuisisi Optik-mekanik   </li></ul><ul><li>Menggunakan kamera dengan menamba...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>2. Akuisisi Optik-elektronik   </li></ul><ul><li>kamera yang digunakan dilengka...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>2. Akuisisi Optik-elektronik  (Lanjutan) </li></ul><ul><li>Cara lain optik elek...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>3. Akuisisi Stereo </li></ul><ul><li>Sistem stereo akan memberikan perluasan pa...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>3. Akuisisi Stereo  (Lanjutan) </li></ul><ul><li>Riset ini pada awalnya dilakuk...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya   </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya umu...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya  (Lanjutan)   </li></ul><ul><li>polarisas...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya  (Lanjutan)   </li></ul><ul><li>polarisas...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya  (Lanjutan)   </li></ul><ul><li>polarisas...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya  (Lanjutan)   </li></ul><ul><li>polarisas...
Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya  (Lanjutan)   </li></ul><ul><li>polarisas...
Kategorisasi Teknik Sistem Pencitraan <ul><li>set filter (mekanik dan elektronik),  </li></ul><ul><li>kuantitas kamera yan...
Perbandingan Sistem Pencitraan untuk Polarisasi cahaya
Terima Kasih @ 2008
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Sistem Pencitraan Untuk Menangkap Citra Polarisasi

4,034 views

Published on

di presentasikan pada SENTIA 2009, Malang tanggal 12 Maret 2009

Published in: Technology, Art & Photos
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
4,034
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
17
Actions
Shares
0
Downloads
192
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Sistem Pencitraan Untuk Menangkap Citra Polarisasi

  1. 1. Sistem Pencitraan untuk Menangkap Citra Polarisasi Mohammad Iqbal Sarifuddin Madenda Djati Kerami LE2I, Le Creusot, 2009
  2. 2. Pendahuluan <ul><li>Sistem Pencitraan ( Imaging system ) : </li></ul><ul><ul><li>suatu sistem yang digunakan untuk menangkap citra 3D pada alam nyata, untuk ditransformasikan kepada bidang 2D pada scene ka mera. </li></ul></ul><ul><ul><li>yang pada umumnya akan memanfaatkan informasi intensitas dan warna dari suatu citra dengan sebaik mungkin </li></ul></ul><ul><ul><li>agar nantinya akan lebih memudahkan dalam proses pengolahan citra selanjutnya . </li></ul></ul>
  3. 3. Pendahuluan <ul><li>Polarisasi Cahaya adalah fenomena optik yang sering terjadi di bumi yang disebabkan oleh 3 keadaan, yaitu : </li></ul><ul><ul><li>proses scattering (hamburan) cahaya matahari dengan atmosfir bumi, </li></ul></ul><ul><ul><li>proses scattering cahaya matahari pada air (terjadi pada dunia bawah laut) </li></ul></ul><ul><ul><li>proses refleksi (pantulan) dari permukaan yang mengkilap (seperti permukaan air), atau pantulan dari permukaan dielektrik seperti tanah, bebatuan maupun tumbuh-tumbuhan. </li></ul></ul>
  4. 4. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Pencahayaan </li></ul><ul><li>Lensa dan filter </li></ul><ul><li>Kamera </li></ul>Convensional vs telecentric lens <ul><li>Jenis sensor : </li></ul><ul><li>Tech :CCD, CMOS </li></ul><ul><li>Method : Liniear, matricial, color </li></ul>
  5. 5. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>1. Pencahayaan : </li></ul><ul><li>Berdasarkan jenis sumber cahaya : cahaya menyebar (lilin, matahari, lampu), cahaya terarah (laser pointer) </li></ul><ul><li>Berdasarkan interaksi antara cahaya dengan obyek : pemantulan, penyerapan dan trasmisi cahaya. </li></ul>Frontal Axial Latar
  6. 6. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>2. Lensa dan filter </li></ul><ul><li>parameter utama dalam lensa : </li></ul><ul><ul><li>focal length (jarak antara kamera sensor dengan lensa, dalam satuan milimeter) </li></ul></ul><ul><ul><li>focus (berkaitan dengan jarak, satuannya meter) </li></ul></ul><ul><ul><li>aperture (besaran lensa dalam membuka dan menutup yang berhubungan dengan berapa banyak cahaya yang masuk ke sensor kamera). </li></ul></ul><ul><ul><li>besaran sensor (S) yang sangat mempengaruhi besarnya area obyek yang bisa ditangkap ( FOV=Field Of View ) </li></ul></ul><ul><ul><li>parameter yang berhubungan dengan focus yaitu area kerja ( WD=Working distance ). </li></ul></ul>
  7. 7. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>filter digunakan untuk memberikan efek tertentu kepada informasi intensitas yang akan ditangkap oleh suatu imaging system. Dalam area polarization imaging, filter yang digunakan adalah polarizer , yang akan menambahkan informasi polarisasi pada citra yang ditangkap. </li></ul>
  8. 8. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>3. Kamera </li></ul><ul><li>Kamera akan mentransformasi obyek pada alam nyata pada suatu bentuk citra tertentu. </li></ul><ul><li>Obyek  imaging cell  piksel </li></ul><ul><li>Parameter citra : Resolusi piksel (piksel per inch) dan kedalaman warna (bit depth, 8,16, 24 bit) </li></ul>Res. 1/1 460x362 Res. 1/20 23x18 8 bit 256 Greylevel 24 bit 16juta warna
  9. 9. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Parameter kamera : </li></ul><ul><li>exposure (kombinasi otomatis shutter speed dan aperture ) </li></ul><ul><li>gain (mengatur output kontras) </li></ul><ul><li>brightness (mengatur graylevel/offset citra) </li></ul><ul><li>sharpness (memperjelas citra yang mengalami blur ) </li></ul><ul><li>gamma (mengatur middle graylevel) </li></ul><ul><li>saturation (mengatur saturasi warna) </li></ul><ul><li>hue (mengatur pergeseran nilai warna) </li></ul><ul><li>white balance (mengatur variasi warna merah dan biru dalam citra yang ditangkap). </li></ul>
  10. 10. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Parameter kamera (lanjutan) : </li></ul><ul><li>Untuk penangkapan citra terpolarisasi hanya menggunakan parameter shutter, gain, brightness . </li></ul><ul><li>Filter warna seperti bayer serta pengaturan sensor yang menghasilkan citra warna RGB tidak dibutuhkan sehingga parameter seperti gamma, saturation, hue dan white balance pun tidak perlu diatur. </li></ul>
  11. 11. Fundamental Sistem Pencitraan <ul><li>Kombinasi Aperture dan shutter speed untuk menangkap citra dalam situasi lingkungan cahaya yang berbeda </li></ul>
  12. 12. Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>Dua Penyebab Utama Polarisasi Cahaya </li></ul>Polarisasi oleh pantulan cahaya dari suatu permukaan Hukum Fresnel digunakan sebagai dasar untuk menghitung status polarisasi akibat pantulan. Polarisasi oleh hamburan cahaya pada atmosfir di langit atau pada bawah air Berdasarkan teori Rayleigh, derajat polarisasi akan mencapai 100 % jika sudut hamburnya 90° (panel bawah kiri), dan sebagian sudut hambur yang lainnya akan menyebabkan cahaya terpolarisasi dengan derajat polarisasi yang lebih rendah (panel kanan bawah).
  13. 13. Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>1. Menghitung Status Polarisasi Metode Wolff </li></ul><ul><li>Fase Polarisasi </li></ul><ul><li>Intensitas Polarisasi </li></ul><ul><li>Polarisasi Parsial (Derajat Polarisasi) </li></ul>I 0 , I 45 dan I 90 adalah intensitas cahaya yang dipilih sebagai referensi untuk memperoleh parameter derajat polarisasi dan fase polarisasi.
  14. 14. Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>2. Menghitung Status Polarisasi Metode Morel </li></ul><ul><li>Polarisasi cahaya pun dapat dihitung dengan memanfaatkan stokes parameter. </li></ul><ul><li> = Fase Polarisasi </li></ul><ul><li>I = Intensitas Polarisasi </li></ul><ul><li> = Polarisasi Parsial (Derajat Polarisasi) </li></ul>Metode ini dapat meningkatkan detail informasi polarisasi yang bisa ditangkap dengan memanfaatkan metode least mean square terhadap rangkaian citra intentitas dengan sudut  lensa polarizer yang berbeda.
  15. 15. Fundamental Polarisasi Cahaya <ul><li>Manfaat Ekstrak Informasi Polarisasi : </li></ul><ul><ul><li>Klasifikasi Material  deskriminasi dielektrik (karet, plastik, keramik) dengan metal </li></ul></ul><ul><ul><li>Shape from Polarization  rekonstruksi 3D dari polarisasi akibat pantulan </li></ul></ul><ul><ul><li>Kompas cahaya </li></ul></ul><ul><ul><li>Dan lain-lain </li></ul></ul>
  16. 16. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>Skenario Umum pengambilan citra polarisasi </li></ul><ul><li>Dilakukan dengan mengambil citra minimal tiga kali (Wolff, 1995) atau lebih, dengan filter polarisasi diset pada sudut yang berbeda-beda orientasinya. </li></ul><ul><li>Jika hanya mengambil tiga citra, biasanya orientasi polarizer diset pada 0°, 45° dan 90°. Namun jika lebih dari dari itu, polarizer stepnya diatur dengan perbedaan mulai 5° ,10° dan seterusnya sesuai dengan keperluan. </li></ul>
  17. 17. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>1. Akuisisi Optik-mekanik </li></ul><ul><li>Menggunakan kamera dengan menambahkan komponen filter polarisasi linier yang dapat dirotasikan secara mekanis di depan lensa kamera tersebut. </li></ul><ul><li>Desain kamera seperti ini kemudian digunakan untuk menangkap beberapa jenis citra obyek yang sama dengan orientasi polarisasi yang berbeda, dengan cara mengubah orientasi filternya. </li></ul>
  18. 18. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>2. Akuisisi Optik-elektronik </li></ul><ul><li>kamera yang digunakan dilengkapi dengan sensor yang mengatur orientasi polarisasi secara elektronis. </li></ul><ul><li>Teknik ini, menggunakan liquid crystal ( Wolff & Andreou, 1995 ), yaitu dengan memanfaatkan dua twisted nematic (TN) liquid crytal yang diletakkan di depan CCD kamera. </li></ul>TN adalah suatu alat elektro-optik yang akan mengendalikan komponen cahaya parsial linear polarisasi yang bergerak melaluinya. Komponen polarisasi dari citra akan segera diketahui secara seri tanpa perlu melakukan rotasi secara mekanik filter polarisasi.
  19. 19. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>2. Akuisisi Optik-elektronik (Lanjutan) </li></ul><ul><li>Cara lain optik elektronik ini adalah dengan mengkombinasikan kamera dengan kristal buatan yaitu PLZT. </li></ul><ul><li>(Miyazaki, 2005) </li></ul>PLZT adalah merupakan kristal buatan elektro-optik yang transparan dengan material keramik dan memiliki sifat-sifat birefringence (cahaya yang memiliki resolusi) yang membuat PLZT dapat berfungsi sebagai retarder dengan mengubah medan listrik.
  20. 20. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>3. Akuisisi Stereo </li></ul><ul><li>Sistem stereo akan memberikan perluasan pandangan dari suatu obyek, sehingga memungkinkan untuk mendapatkan informasi tidak hanya secara dua dimensi tetapi juga mendapatkan kedalaman dari suatu obyek. </li></ul><ul><li>Hal ini sangat penting untuk aplikasi-aplikasi rekonstruksi 3D dan juga segmentasi area. </li></ul>
  21. 21. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>3. Akuisisi Stereo (Lanjutan) </li></ul><ul><li>Riset ini pada awalnya dilakukan oleh Wolff (1995) yaitu menggunakan pasangan stereo kamera dan pemisah berkas cahaya ( beam splitter ). </li></ul><ul><li>Setelah cahaya datang akan dipecah kedua arah dengan komponen polarisasi yang berbeda satu sama lain ke dua CCD kamera oleh beam splitter. </li></ul><ul><li>Satu jenis membawa informasi pantulan cahaya 45° dan satu lagi membawa informasi transamisi cahaya. Dengan 2 informasi ini, maka didapatkan 2 jenis komponen polarisasi yaitu P (komponen polarsasi paralel dengan arah cahaya datang) dan S (komponen polarisasi tegak lurus dengan arah cahaya datang). </li></ul>
  22. 22. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya umumnya diakibatkan oleh pantulan dan hamburan . Berdasarkan dua keadaan penyebab fenomena optik ini, para peneliti melakukan berbagai manipulasi lingkungan cahaya datang dengan mengatur sistem pencahayaan pada saat akuisisi citra. </li></ul>
  23. 23. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya (Lanjutan) </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya akibat oleh pantulan </li></ul><ul><li>Riset yang dilakukan oleh Hua chen (1998 ) dan Megumi (1999) ini, bertujuan untuk mengestimasi bentuk dari obyek transparan. </li></ul><ul><li>Proses instalasi dilakukan dengan meletakkan sumber cahaya pada posisi yang berlawanan dengan kamera yang diberi polarizer linier di depan lensanya </li></ul>Hukum Fresnel : Sudut cahaya datang dan sudut cahaya pantul dari obyek sama.
  24. 24. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya (Lanjutan) </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya akibat oleh pantulan </li></ul><ul><li>Riset selanjutnya yang dilakukan oleh Miyazaki (2005 ) menambahkan sumber cahaya lebih dari satu untuk rekonstruksi 3D Obyek transparan </li></ul>
  25. 25. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya (Lanjutan) </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya akibat oleh hamburan </li></ul><ul><li>Riset ini dilakukan oleh Usher et all (2001) untuk mendapatkan informasi polarisasi dari langit biru. </li></ul><ul><li>Dengan cara mengambil referensi maksimal dan minimal terhadap pola polarisasi (e-vector) di langit, dimana sudut filter polarisasinya ortogonal (tegak lurus) terhadap sudut filter polarisasi yang pertama. Ini berarti mengambil polarisasi horisontal (0°) dan mengambil sudut polarisasi 90° (polarisasi vertikal), yaitu referensi dimana kita bisa melihat e-vector di langit dengan jelas, dan dimana kita tidak bisa melihatnya sama sekali. lalu citra akan diambil setiap 10° </li></ul>
  26. 26. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya (Lanjutan) </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya akibat oleh hamburan </li></ul><ul><li>Teknisnya : </li></ul><ul><li>Lensa fisheye ini lebih mudah dibandingkan dengan menggunakan kamera CCD biasa, karena lensa ini akan memungkinkan kita mendapatkan sudut penglihatan 180° terhadap langit. </li></ul><ul><li>Pada kamera juga dipasang filter polarisasi linier dalam bentuk cakram yang memiliki 3 sudut polarisasi yang berbeda (0°, 45°,90°) yang skalanya dapat diukur dengan mudah. (István Pomozi1, 2001) </li></ul>filter polarisasi linier Lensa FishEye
  27. 27. Sistem Pencitraan untuk Polarisasi <ul><li>4. Akuisisi berdasarkan status Cahaya (Lanjutan) </li></ul><ul><li>polarisasi cahaya akibat oleh hamburan </li></ul><ul><li>Teknisnya : </li></ul><ul><li>Pemasangan filter polarisasi yang sama dengan yang dilakukan pada kamera lensa fisheye </li></ul><ul><li>Pengambilan citra dengan menangkap tiga citra dengan sudut transmisi filter polarisasi yang berbeda-beda yang diatur dari rotator cakram filter polarisasi seperti pada fisheye. </li></ul><ul><li>Kamera diletakkan dengan posisi lensa tegak lurus menghadap sistem catadioptric. </li></ul>
  28. 28. Kategorisasi Teknik Sistem Pencitraan <ul><li>set filter (mekanik dan elektronik), </li></ul><ul><li>kuantitas kamera yang digunakan (kamera tunggal, kamera s tereo), </li></ul><ul><li>metode ekstraksi informasi polarisasi (menghitung tiga citra intensitas dengan orientasi berbeda dan menghitung stokes vektor), </li></ul><ul><li>Status cahaya datang (terdiri dari pantulan atau hamburan cahaya), </li></ul><ul><li>jenis lensa yang digunakan ( lensa biasa, lensa fish eye, dan sistem Catadioptric). </li></ul>Kumpulan teknik sistem pencitraan untuk menangkap citra terpolarisasi ini dapat dikategorikan dalam lima bagian, yaitu teknik berdasarkan :
  29. 29. Perbandingan Sistem Pencitraan untuk Polarisasi cahaya
  30. 30. Terima Kasih @ 2008

×