Computer Vision

Computer Vision adalah ilmu dan teknologi mesin yang melihat. Sebagai suatu disiplin ilmu, visi komputer berkaitan dengan teori untuk membangun sistem buatan yang memperoleh informasi dari gambar. Data gambar dapat mengambil banyak bentuk, seperti urutan video, dilihat dari beberapa kamera, atau multi-dimensi data dari scanner medis. 

Sebagai teknologi disiplin, visi komputer berusaha untuk menerapkan teori dan model untuk pembangunan sistem visi komputer. Contoh aplikasi visi komputer mencakup sistem untuk :

· Pengendalian Proses ( misalnya sebuah robot industri atau kendaraan otonom).

· Mendeteksi peristiwa (misalnya, untuk pengawasan visual atau orang menghitung).

· Mengorganisir informasi (misalnya, untuk pengindeksan database foto dan gambar urutan).

· Modeling benda atau lingkungan (misalnya, industri inspeksi, analisis gambar medis / topografis).

· Interaksi (misalnya, sebagai input ke perangkat untuk interaksi manusia komputer).

Pada Computer Vision terdapat kombinasi antara Pengolahan Citra dan Pengenalan. Pengolahan Citra (Image Processing) merupakan bidang yang berhubungan dengan proses transformasi citra atau gambar. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan kualitas citra yang lebih baik. Sedangkan Pengenalan Pola (Pattern Recognition), bidang ini berhubungan dengan proses identifikasi obyek pada citra atau interpretasi citra. Proses ini bertujuan untuk mengekstrak informasi atau pesan yang disampaikan oleh gambar atau citra.

Penerapan Computer Vision antara lain : 

1. Bidang Pengolahan Citra Medis. 

Hal ini dicirikan dengan ekstraksi informasi dari data gambar untuk tujuan membuat diagnosis medis pasien.contoh informasi yang dapat diekstraksi dari data gambar tersebut deteksi tumor, arteriosclerosis atau perubahan memfitnah lainnya. Hal ini juga dapat pengukuran dimensi organ, aliran darah, dll area aplikasi ini juga mendukung penelitian medis dengan memberikan informasi baru, misalnya, tentang struktur otak, atau tentang kualitas perawatan medis. 

2. Bidang Industri. 

Kadang-kadang disebut visi mesin, dimana informasi ini diekstraksi untuk tujuan mendukung proses manufaktur. Salah satu contohnya adalah kendali mutu dimana rincian atau produk akhir yang secara otomatis diperiksa untuk menemukan cacat. Contoh lain adalah pengukuran posisi dan orientasi rincian yang akan dijemput oleh lengan robot. Mesin visi juga banyak digunakan dalam proses pertanian untuk menghilangkan bahan makanan yang tidak diinginkan dari bahan massal, proses yang disebut sortir optik. 

3. Bidang Fisika. 

Fisika merupakan bidang lain yang terkait erat dengan Computer vision. Sistem Computer vision bergantung pada sensor gambar yang mendeteksi radiasi elektromagnetik yang biasanya dalam bentuk baik cahaya tampak atau infra-merah. Sensor dirancang dengan menggunakan fisika solid-state. Proses di mana cahaya merambat dan mencerminkan off permukaan dijelaskan menggunakan optik. Sensor gambar canggih bahkan meminta mekanika kuantum untuk memberikan pemahaman lengkap dari proses pembentukan gambar. Selain itu, berbagai masalah pengukuran fisika dapat diatasi dengan menggunakan Computer vision, untuk gerakan misalnya dalam cairan. 

4. Bidang Neurobiologi. 

Khususnya studi tentang sistem biological vision Selama abad terakhir, telah terjadi studi ekstensif dari mata, neuron, dan struktur otak dikhususkan untuk pengolahan rangsangan visual pada manusia dan berbagai hewan. Hal ini menimbulkan gambaran kasar, namun rumit, tentang bagaimana “sebenarnya” sistem visi beroperasi dalam menyelesaikan tugas-tugas visi tertentu yang terkait. Hasil ini telah menyebabkan subfield di dalam visi komputer di mana sistem buatan yang dirancang untuk meniru pengolahan dan perilaku sistem biologi, pada berbagai tingkat kompleksitas. Juga, beberapa metode pembelajaran berbasis komputer yang dikembangkan dalam visi memiliki latar belakang mereka dalam biologi. 

5. Bidang Matematika Murni. 

Sebagai contoh, banyak metode dalam visi komputer didasarkan pada statistik, optimasi atau geometri. Akhirnya, bagian penting dari lapangan dikhususkan untuk aspek pelaksanaan visi komputer, bagaimana metode yang ada dapat diwujudkan dalam berbagai kombinasi perangkat lunak dan perangkat keras, atau bagaimana metode ini dapat dimodifikasi untuk mendapatkan kecepatan pemrosesan tanpa kehilangan terlalu banyak kinerja . 

6. Bidang Pemrosesan Sinyal. 

Banyak metode untuk pemrosesan sinyal satu-variabel, biasanya sinyal temporal, dapat diperpanjang dengan cara alami untuk pengolahan sinyal dua variabel atau sinyal multi-variabel dalam visi komputer. Namun, karena sifat spesifik gambar ada banyak metode dikembangkan dalam visi komputer yang tidak memiliki mitra dalam pengolahan sinyal satu-variabel. Sebuah karakter yang berbeda dari metode ini adalah kenyataan bahwa mereka adalah non-linear yang bersama-sama dengan dimensi-multi sinyal, mendefinisikan subfield dalam pemrosesan sinyal sebagai bagian dari visi komputer. 

7. Bidang Prtahanan Dan Keamanan (Militer). 

Contoh jelas adalah deteksi tentara musuh atau kendaraan dan bimbingan rudal. Lebih sistem canggih untuk panduan mengirim rudal rudal ke daerah daripada target yang spesifik, dan pemilihan target yang dibuat ketika rudal mencapai daerah berdasarkan data citra diperoleh secara lokal. Konsep modern militer, seperti "kesadaran medan perang", menunjukkan bahwa berbagai sensor, termasuk sensor gambar, menyediakan kaya set informasi tentang adegan tempur yang dapat digunakan untuk mendukung keputusan strategis. Dalam hal ini, pengolahan otomatis data yang digunakan untuk mengurangi kompleksitas dan informasi sekering dari sensor ganda untuk meningkatkan keandalan. 

8. Bidang Didalam Kendaraan Otonom. 

Meliputi submersibles , berbasis kendaraan darat (robot kecil dengan roda, mobil atau truk), kendaraan udara, dan kendaraan udara tak berawak ( UAV ). Tingkat berkisar otonomi dari sepenuhnya otonom (berawak) kendaraan untuk kendaraan di mana sistem visi berbasis komputer mendukung driver atau pilot dalam berbagai situasi. Sepenuhnya otonom kendaraan biasanya menggunakan visi komputer untuk navigasi, yakni untuk mengetahui mana itu, atau untuk menghasilkan peta lingkungan ( SLAM ) dan untuk mendeteksi rintangan. Hal ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi peristiwa-peristiwa tugas tertentu yang spesifik, misalnya, sebuah UAV mencari kebakaran hutan. Contoh sistem pendukung sistem peringatan hambatan dalam mobil, dan sistem untuk pendaratan pesawat otonom. Beberapa produsen mobil telah menunjukkan sistem otonom mengemudi mobil , tapi teknologi ini masih belum mencapai tingkat di mana dapat diletakkan di pasar.. Ada banyak contoh kendaraan otonom militer mulai dari rudal maju, untuk UAV untuk misi pengintaian atau bimbingan rudal. Ruang eksplorasi sudah dibuat dengan kendaraan otonom menggunakan visi komputer, misalnya, NASA Mars Exploration Rover dan ESA exomars Rover. 

9. Bidang Kecerdasan Buatan.

Keterkaitan dengan perencanaan otonom atau musyawarah untuk sistem robotical untuk menavigasi melalui lingkungan. Pemahaman yang rinci tentang lingkungan ini diperlukan untuk menavigasi melalui mereka. Information about the environment could be provided by a computer vision system, acting as a vision sensor and providing high-level information about the environment and the robot. Informasi tentang lingkungan dapat diberikan oleh sistem visi komputer, bertindak sebagai sensor visi dan memberikan informasi tingkat tinggi tentang lingkungan dan robot. Buatan kecerdasan dan visi lain berbagi topik komputer seperti pengenalan pola dan teknik pembelajaran. Akibatnya, visi komputer kadang-kadang dilihat sebagai bagian dari bidang kecerdasan buatan atau ilmu bidang komputer secara umum.

10. Bidang Industri Perfilman

Semua efek-efek di dunia akting , animasi, dan penyotingan adegan film semua di

rekam dengan perangkat elektronik yang dihubungkan dengan komputer. Animasinya

juga di kembangkan mempergunakan animasi yang dibuat dengan aplikasi komputer.

Sebagai contoh film-film Hollywood berjudul TITANIC itu sebenarnya tambahan

animasi untuk menggambarkan kapal raksasa ya.

Sumber : http://komputer-vision-universitas.blogspot.com/

Tangible User Interface

1. Pengenalan TUI

Pada sebuah pantai, ada tanah dan lautan, kita menghadapi suatu tantangan untuk mempertemukan kedua tempat tinggal kita antara dunia fisik dan dunia digital. Informasi digital merendam organ visual dan indera perasa kita, tetapi tubuh kita tetap merasakan atau berada di dunia fisik. Jendela unuk ruang digital terbatas pada layar datar persegi dan piksel atau “painted bits”. Sayangnya, orang tidak dapat merasakan keberadaan informasi digital melalui tangan dan tubuhnya.

Bayangkan sebuah gunug es, sejumlah massa es yang mengambang di lautan. Hal tersebut merupakan metafora dari TUI (Tangible User Interface). TUI memberikan bentuk fisik ke informasi digital dan komputasi, menyelamatkan bit dari bagian bawah air, pengaturan pengapungan, dan membuatnya langsung bisa dikendalikan dengan tangan manusia. TUI dibangun atas dasar ketrampilan dan penemapatan informasi fisik yang berwujud digital di dalam ruang fisik. Tantangan rancangannya adlah ekstensi mulus dari affordance fisik dari objek ke dalam domain digital (Ishii dan Ullmer, 1997).

Ada terdapat 4 buah karakteristik dari TUI, yaitu:

1. Representasi fisik digabungkan untuk mendasari komputasi informasi digital.
2. Representasi fisik mewujudkan mekanisme kontrol interaktif.
3. Representasi fisik perseptual digabungkan untuk secara aktif ditengahi representasi digital.
4. Keadaan fisik terlihat “mewujudkan aspek kunci dari negara digital dari sebuah sistem.

2. Dasar Model Dari TUI

Antarmuka antara manusia dan informasi membutuhkan dua komponen utama, yaitu input dan output, atau kontrol dan representasi. Kontrol memungkinkan pengguna untuk memanipulasi informasi, sedangkan representasi eksternal dianggap sebagai indera manusia. Gambar 2.9 menampilkan model sederhana yang terdiri dari kontrol, representasi dan informasi.

TUI menggunakan representasi nyata dari informasi yang juga berfungsi sebagai mekanisme kontrol secara langsung pada informasi digital. Dengan merepresentasikan informasi pada kedua bentuk tangible dan intangible, pengguna dapat lebih secara langsung menekankan representasi digital dengan menggunakan tangan mereka.

Representasi Tangible Sebagai Kontrol

Gambar 1 menggambarkan ide utama dari TUI untuk memberikan representasi (physical dan graspable) nyata eksternal ke informasi digital. Represenntasi tangible membantu jemabatan batas antara fisik dan dunia fisik. Representasi tangible juga adalah komputasi digabungkan  dengan kontrol terhadap dasar informasi digital dan model komputasi.

Fungsi dari representasi tangible adalah sebagai pengendali fisik interaktif. Upaya TUI untuk mewujudkan informasi digital dalam bentuk fisik, memaksimalkan kelangsungan informasi dengan manipulasi sambungan ke dasar perhitungan. Melalui pemanipulasian fisik dari representasi tangible, representasi digital diubah.

Representasi Intangible

Representasi tangible (berwujud) memungkinkan perwujudan fisik secara langsung digabungkan ke informasi digita. Namun, ia memiliki kemampuan terbatas.untuk mewakili perubahan banyak materi atau properti (sifat) fisik. Tidak seperti penempaan pixel pada komputer, untuk mengubah suatu objek fisik dalam bentuk, posisi, atau properti dalam real-time sangat sulit. Dalam perbandingan dengan “bit”, “atom” sangat kaku, mengambil massa dan ruang.

Ada beberapa jenis TUI yang telah digerakkan dari representasi berwujud (benda fisik) sebagai pusat dari umpan balik. Contohnya adalah inTouch ((Brave, et al., 1998), curlybot (Frei, et al., 2000a), dan topobo (Undian, et al, 2004). Jenis kekuatan umpan balik TUI ini tidak tergantung pada representasi berwujud, sejak umpan balik aktif melalui representasi berwujud sebagai saluran tampilan utama.

3. Genre Aplikasi TUI

TUI memiliki berbagai macam aplikasi domain. Ada terdpat 7 genre untuk aplikasi yang menjanjikan,, yaitu:

Tangible Telepresence

Genre ini merupakan komunikasi antar-pribadi yang mengambil keuntungan dari interasiksi haptic yang diggunakan untuk menengahi representasi tangible dan kontrol.Genre ini bergantung pda pemetaan reprensentasi input haptic jarak jauh. Tangible telepresence, dasar mekanismenya dalah sinkronisasi objek terdistribusi dan gestural simulasi kehadiran artefak, sepertu gerakan atau getaran, yang memungkunka peserta jarak jauh untuk menyampaikan manipulasi hapticmereka dari pendistribusian objek fisik. Contohnya: inTouch (Berani dan Dahley, 1997), HandJive (Fogg, et al, 1998), dan ComTouch (Chang, et al . 2002).

Tangible With Kinetic Memory

Penggunaan gerak kinestetik dan gerakan untuk meningkarkan pembelajaran konsep lain merupakan domain lain yang menjanjikan. Mainan pendidikan untuk mewujudkan catatan dan konsep bermain sudah dieksplorasi dengan menggunakan teknologi aktuasi dan mengambil keuntungan dari i/o kebetulan dari TUI. Gerak dalam ruang fisik  menerangi hubungan matematika simetris di alam, dan gerakan kinetik dapat digunakan untuk mengajarkan kepada anak-anak konsep yang relevan dengan program dan geometri diferensial serta bercerita. Contoh dari genre ini adalah Curlybot (Frei, et, al, 2000) dan topobo (undian, et al, 2004) merupakan mainan yan menyaring ide-ide yang berkaitan dengan gerak tubuh dan bentuk pergerakan dinamis, fisik dan bercerita (strory telling).

Constructive Assembly

Domain lainnya adalah pendekatan peraktian konstruktif yang menarik inspirasi dari LEGO TM dan blok bangunana, pembangunan pada interkoneksi unsur fisik modular. Domain ini terutama berkaitan dengan kesesuain fisik antara obyek dan hubungan kinetik antara potongan-potongan yang memungkinkan konstruksi yang lebih besar dan pergerakan varietas. Contoh domain ini adalah perakitan konstruksi yang dipelopori oleh Aish dan Frazer di akhir tahun 1970-an. Aish membangun BBS untuk analisis kinerja panas (thermal), dan Frazer membangun serangkaian pemodelan alat cerdas sperti Universal Constructor untuk pemodelan san simulasi. Contoh terbaru adalah AlgoBlock (Suzuki dan Kato, 1993), ActiveCube (Kitamura, et al, 2001), Blok System (Zuckerman dan resnick 2004), dll.

Tokens and Constraints

Token dan kendala  (constraint) adalaah pendekatan lain TUI untuk mengoperasikan informasi digital abstrak menggunakan mekanisme kendala (Ullmer, et al, 2005). Token adalah diskrit, benda fisik spasial reconfigurable yang mewakili digital informasi atau operasi. Kendal membatasi daerah dimana tanda dapat ditempatkan. Kendala yang dipetakan ke operasi digital atau properti yang diterapkan pada penempatan token dengan batasan-batasan.Kendala yang sering diwujudkan sebagai struktur fisik yang mekanisme salurannya menetukan bagaimana token dapat dimanipulasi, padahal sering membatasi pergerakannya pada dimensi fisik. Contohnya adalah media Blocks (Ullmer, et al, 1998), LogJam(Cohen, et al, 1999(, Tangible Query Interface (Ullmer, et al, 2003), dll

Interactive Surfaces – table top TUI

Interaktif permukaan lain adalah pendekatan yang menjanjikan untuk mendukung kolaborasi desain dan simulasi yang telah dieksplorasi oleh banyak peneliti dalam tahun terakhir untuk mendukung berbagai aplikasi spasial. Digital Desk (Wallner, et al, 1993) adlah karya perintis dalam genre ini, dan berbegai TUI meja dikembangkan menggunakan beberapa artefak berwujud dalam bingkai umum dari permukaan kerja horizontal. Contohnya adalah metaDesk (Ulmer dan Ishi, 1997), AudioPad(Patten, et all, 2002), Desain Jaringan IP Workbeach (Kobayashi, et al, 2003), dll.

Continuous Plastic TUI

Keterbatasan dari TUI sebelumnya adalah kurangnya kemampuan untuk mengubah bentuk representasi berwujud selama berinteraksi. Pengguna harus menggunakan standar himpunan objek fixed-form, hanya mengubah hubungan spasial diantara mereka, tetapi tidak bentuk individual objek itu sendiri. Alih-alih menggunakan benda diskrit dengan bentuk tetap, jenis baru dari sistem TUI memanfaatkan bahan tangible secara berlanjut, seperti tanah liat dan pasir yang dikembangkan untuk memberikan bentuk cepat dan patung untuk desain landscape. Contohnya adalah illumniating Clay (Piper, et al, 2002), dan SandSpcape (Ishii, et al, 2004).

Augmented Everyday Objects

Peningkatan benda-benada yang familiar setiap harinya adalah pendekatan desain penting dari TUI untuk memperpendek lantai dan membuatnya mudah untuk memahami konsep-konsep dasar. Contohnya adalah Notebook Audio(Stifelman, 1996), LumiTouch(Chang, et al, 2001), I/O Brush (Ryokai, et al, 2004), dll.

Sumber : http://freezcha.wordpress.com/2010/11/16/tangible-user-interface/

Head Up Display System

Head Up Display (HUD) adalah setiap tampilan transparan yang menyajikan data tanpa mengharuskan pengguna untuk melihat dari sudut pandang yang biasa. Asal usul nama berasal dari pilot yang dapat melihat informasi dengan kepala menghadap ke atas, HUD ibaratnya hampir sama dengan simulasi militer yang pertama kali digunakan pada pesawat terbang 

Meskipun mereka pada awalnya dikembangkan untuk penerbangan militer, HUD sekarang digunakan dalam pesawat komersial, mobil, dan beberapa simulasi untuk kendaraaan termasuk HUD yang digunakan untuk pesawat luar angkasa

Sehingga dapat disimpulkan bahwa HUD sendiri digunakan sebagai simulator dalam mengontrol / mengaplikasikan suatu mesin agar tidak terjadi kesalahan yang fatal dalam penggunaan mesin yang nyata / sebenarnya.

Sejarah Head Up Display System

HUDs pertama berasal dari pandangan teknologi senjata statis untuk pesawat tempur militer.HUDs memproyeksikan "pipper" untuk membantu meposisikan sasaran pada senjata pesawat. Seiring berkembang nya jaman HUDs yang sekrang lebih maju, dan lebih kompleks,dan lebih banyak informasi yang telah ditambahkan. HUD dapat menampilakan perhitungan jarak tembak meriam, dan dengan menambahkan informasi pada pesawat seperti menghitung kecepatan udara dan sudut serangan, sehingga sangat meningkatkan akurasi pilot di udara untuk pertempuran udara. Sebuah contoh awal dari apa yang disebut sebagai head up display adalah Sistem Proyektor dari AI udara Inggris Mrk radar VIII intersepsi dipasang ke beberapa The Haviland Mosquitoo the Fighter, di mana layar radar diproyeksikan ke kaca depan pesawat bersama dengan tampilan buatan cakrawala, memungkinkan pilot untuk melakukan interceptions tanpa menenggokan mata mereka dari kaca depan.

HUD teknologi yang berikutnya maju dalam Buccaneer, prototipe yang pertama terbang pada tanggal 30 April 1958. Desain pesawat yang di gunakan untuk melihat serangan dan akan menyediakan navigasi serta informasi senjata rilis untuk modus serangan tingkat rendah. Sementara ada persaingan sengit antara pendukung desain HUD baru dan pendukung The Old Elecktro Mechanical Gunsight, HUD digambarkan sebagai pilihan yang radikal. The Air Arm cabang dari Departemen mensponsori pengembangan Sight Strike. The Royal Aircraft Establishment (RAE) merancang peralatan nya, lalu dibangun oleh Cintel, dan sistem terintegrasi pertama kali pada tahun 1958. Bisnis pada perusahaan The Cintel HUD diambil alih oleh Elliott Flight Automation dan HUD Buccaneer diproduksi dan dikembangkan lebih lanjut terus sampai ke versi Mark III dengan total 375 sistem yang dibuat.

Penggunaan HUDs kemudian berkembang di luar pesawat militer. Pada 1970-an, HUD diperkenalkan untuk penerbangan komersial, dan pada tahun 1988, Oldsmobile Cutlass Supreme menjadi mobil produksi pertama dengan head up display.

Type-type HUD

Helmet mounted displays (HMD) secara teknis memiliki bentuk HUD, perbedaan nya adalah mereka menampilkan elemen tampilan yang bergerak sesuai dengan orientasi dari si pengguna helmet tersebut.

Banyak pesawat tempur modern (seperti F/A-18, F-22, Eurofighter) penggunaan baik HUD dan HMD secara bersamaan. F-35 Lightning II dirancang tanpa HUD, mengandalkan hanya pada HMD, sehingga pejuang militer pertama modern tidak memiliki HUD tetap.

Generasi-Generasi HUD

HUDs dibagi menjadi empat generasi mencerminkan teknologi yang digunakan untuk menghasilkan gambar.

* Generasi Pertama-Menggunakan CRT untuk menghasilkan sebuah gambar pada layar fosfor, memiliki kelemahan dari lapisan fosfor layar merendahkan dari waktu ke waktu.

* Generasi Kedua-Menggunakan LED, yang dimodulasi oleh layar LCD untuk menampilkan gambar. Sistem ini tidak memudar atau memerlukan tegangan tinggi.

* Generasi Ketiga-Menggunakan panduan gelombang optik untuk menghasilkan gambar secara langsung pada Combiner daripada menggunakan sistem proyeksi.

* Generasi Keempat-Menggunakan laser scanning untuk menampilkan gambar dan bahkan gambar video pada media transparan yang jelas.

Sumber :  1. http://tunkey1503.wordpress.com/2010/11/10/head-up-display-system/

                2. http://lonelinesman.blogspot.com/2010/11/v-behaviorurldefaultvml-o.html