vii SENARAI KANDUNGAN BAB PERKARA HALAMAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT SENARAI KANDUNGAN SENARAI JADUAL SENARAI RAJAH SENARAI ISTILAH SENARAI SIMBOL SENARAI LAMPIRAN iv v vi vii xi xiii xix xxii xxiii 1 PENGENALAN KAJIAN 1.1 Pendahuluan 1 1.2 Pernyataan Masalah 2 1.3 Objektif Kajian 4 1.4 Skop Kajian 4 1.5 Metodologi Kajian 6 1.6 Rumusan Aliran Bab 8 2 FOTOGRAMETRI JARAK DEKAT DIGITAL 2.1 Pengenalan Bidang Fotogrametri 10 2.2 Pecahan Fotogrametri 11 2.2.1 Sistem Perolehan Data 11 2.2.2 Kaedah Penilaian 12
viii 2.2.2.1 Sistem DVP 13 2.3 Fotogrametri Jarak Dekat 14 2.3.1 Aplikasi Fotogrametri Jarak Dekat 14 2.4 Jenis-jenis Kamera Dalam Fotogrametri Jarak Dekat 16 2.4.1 Kamera Metrik 16 2.4.2 Kamera Bukan Metrik 19 2.5 Kamera Digital 20 2.6 Imej Digital 21 2.7 Kalibrasi Kamera 22 2.7.1 Kaedah Self-calibration 23 2.8 Rumusan Bab 2 24 3 CRANIOFACIAL 3.1 Pengenalan 25 3.2 Aplikasi Fotogrametri Jarak Dekat Dalam Bidang Perubatan 26 3.3 Kelebihan Aplikasi Fotogrametri Jarak Dekat Dalam Bidang Perubatan 27 3.4 Pengenalan Bagi Craniofacial 28 3.4.1 Masalah Kecacatan Craniofacial 29 3.5 Pengukuran Dalam Bidang Craniofacial 33 3.5.1 Peralatan Pengukuran 35 3.5.2 Titik-titik Pengukuran 36 3.6 Aplikasi Fotogrametri Jarak Dekat Dalam Bidang Craniofacial 39 3.7 Rumusan Bab 3 41 4 REKABENTUK PROTOTAIP BAGI SISTEM PEROLEHAN IMEJ-STEREO 4.1 Pengenalan 43 4.2 Konfigurasi Sistem 43 4.3 Reka Bentuk Objek Kawalan 45 4.3.1 Pelantar Kamera 47
ix 4.3.1.1 Konsep Asas Sistem 50 4.3.2 Bingkai Kawalan 52 4.3.3 Kerusi Khas 53 4.4 Reka Bentuk Set Paparan Projektor 55 4.5 Rumusan Bab 4 58 5 PENGUMPULAN DAN PEMPROSESAN DATA 5.1 Pengenalan 60 5.2 Sistem Kalibrasi 60 5.3 Objek Kajian 63 5.4 Pengambilan Imej-stereo 63 5.4.1 Data 66 5.4.1.1 Data Bahagian I (Untuk Analisis Saiz Titik Kawalan) 67 5.4.1.2 Data Bahagian II (Untuk Analisis Kedudukan Titik Kawalan) 68 5.4.1.3 Data Bahagian III (Untuk Analisis Bilangan Titik Kawalan) 71 5.4.1.4 Data Bahagian IV (Untuk Analisis Corak Paparan Projektor) 72 5.4.1.5 Data Bahagian V (Untuk Analisis Sistem Pengukuran DVP) 75 5.5 Kaedah Pemprosesan Data 76 5.5.1 Stereo Orientation 78 5.5.1.1 Interior Orientation 79 5.5.1.2 Relative Orientation 81 5.5.1.3 Absolute Orientation 82 5.5.2 Vectorization 83 5.6 Rumusan Bab 5 84 6 ANALISIS DAN HASIL 6.1 Pengenalan 86 6.2 Analisis 86 6.2.1 Analisis Saiz Titik Kawalan (Bahagian I) 87
x 6.2.1.1 Hasil Analisis Saiz Titik Kawalan (Bahagian I) 93 6.2.2 Analisis Kedudukan Titik Kawalan (Bahagian II) 93 6.2.2.1 Hasil Analisis Kedudukan Titik Kawalan (Bahagian II) 99 6.2.3 Analisis Bilangan Titik Kawalan (Bahagian III) 101 6.2.3.1 Hasil Analisis Bilangan Titik Kawalan (Bahagian III) 105 6.2.4 Analisis Semakan 105 6.2.5 Analisis Corak Paparan Projektor (Bahagian IV) 114 6.2.5.1 Hasil Analisis Corak Paparan Projektor (Bahagian IV) 117 6.2.6 Analisis Sistem Pengukuran DVP (Bahagian V) 117 6.2.6.1 Bahagian A (DVP, Laser Scanner Dan Kaliper 120 6.2.6.2 Bahagian B (DVP dan Kaliper) 124 6.3 Hasil 128 6.4 Rumusan Bab 6 129 7 KESIMPULAN DAN CADANGAN 7.1 Pengenalan 131 7.2 Kesimpulan 131 7.3 Sumbangan Kajian 136 7.4 Cadangan 138 SENARAI DOKUMEN RUJUKAN 140 LAMPIRAN A E 147-192
xi SENARAI JADUAL NO JADUAL TAJUK HALAMAN 2.1 Perbezaan di antara kamera metrik dan kamera bukan metrik 16 4.1 Spesifikasi bagi projektor yang digunakan (Compaq, 2002; Hewlett Packard, 2002) 56 5.1 Parameter kamera yang digunakan dalam pemprosesan DVP 61 5.2 Spesifikasi bagi kamera digital Canon Powershot S400 (Canon, 2003) 64 6.1 Hasil cerapan pertama 88 6.2 Hasil cerapan kedua 88 6.3 Hasil cerapan ketiga 89 6.4 Hasil pemprosesan subjek 01 94 6.5 Hasil pemprosesan subjek 02 94 6.6 Hasil pemprosesan subjek 03 95 6.7 Hasil pemprosesan subjek 03 102 6.8 Hasil pemprosesan subjek 04 102 6.9 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo hadapan (subjek 03) 107 6.10 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo hadapan (subjek 04) 108
xii 6.11 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo kiri (subjek 03) 109 6.12 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo kiri (subjek 04) 110 6.13 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo kanan (subjek 03) 111 6.14 Hasil perbandingan pengukuran koordinat (x,y,z) di antara V-STARS dan DVP bagi imej-stereo kanan (subjek 04) 112 6.15 Hasil pengukuran (subjek 03) 115 6.16 Hasil pengukuran (subjek 04) 115 6.17 Hasil pengukuran patung menggunakan DVP, laser scannerdan kaliper 121 6.18 Nilai min dan sisihan piawai pengukuran 122 6.19 Hasil pengukuran muka manusia menggunakan DVP, laser scanner dan kaliper 123 6.20 Nilai min dan sisihan piawai pengukuran 123 6.21 Hasil pengukuran titik-titik craniofacial dengan menggunakan kaliper dan DVP (subjek 03) 124 6.22 Hasil pengukuran titik-titik craniofacial dengan menggunakan kaliper dan DVP (subjek 04) 125 6.23 Hasil pengukuran ke atas titik-titik craniofacial menggunakan DVP 128 7.1 Aspek-aspek keperluan bagi titik kawalan 132
xiii SENARAI RAJAH NO RAJAH TAJUK HALAMAN 1.1 Carta alir metodologi kajian 6 2.1 Sistem DVP dan kaca mata stereoskopik (Nu Vision 600GX) 13 2.2 Kamera metrik tunggal (Phototheodolite FT1318/10) (Beloma, 2004) 17 2.3 Kamera stereometrik (Zeiss SMK40) (Foto Hut, 2004) 18 2.4 Sistem V-STARS (GSI, 2003) 18 2.5 Kamera bukan metrik ; (a) Kamera 35 mm, (b) Kamera Video dan (c) Kamera Digital (Imaging Resouces, 2003) 19 2.6 Pengoperasian Pengesan CCD 20 3.1 Tisu lembut dan tisu keras (Zachow et al., 1999) 28 3.2 Masalah ankilosis sendi temporo mandibel (OC-J, 2003) 30 3.3 Masalah cranio synotosis (Craniosynotosis, 2003) 31 3.4 Masalah hypertelorism (Ctf, 2002) 31 3.5 Kesan kecederaan (Jefferson, 2004) 32 3.6 Kanser pada bahagian maxillofacial (Maxillofacial, 2002) 32 3.7 Keadaan rupa bentuk (raut wajah) bagi pesakit, (a) sebelum dan (b) selepas pembedahan craniofacial dijalankan (Erlanger, 2004) 33
xiv 3.8 Sebahagian pengukuran craniofacial pada bahagian (a) cranial, (b) facial, (c) orbital, (d) nasal, (e) orolabial dan (f) ear (Kolar & Salter, 1997) 34 3.9 Peralatan pengukuran craniofacial ; (a) Spreading caliper, (b) Pita ukur, (c) Protraktor, (d) Level and angle finder, (e) Sliding caliper dan (f) Double sliding caliper (Kolar & Salter, 1997) 35 3.10 Contoh pengukuran menggunakan (a) spreading caliper, (b) kaliper, (c) pita ukur dan (d) nasal root instrument (Kolar & Salter, 1997) 36 3.11 Kedudukan bagi keseluruhan titik-titik craniofacial (Kolar & Salter, 1997) 37 3.12 Sebahagian daripada titik-titik craniofacial pada imej hadapan 38 3.13 Sebahagian daripada titik-titik craniofacial pada imej kanan 38 3.14 Sebahagian daripada titik-titik craniofacial pada imej kiri 39 3.15 (a) Konfigurasi sistem yang digunakan oleh D Apuzzo dan (b) paparan hasil akhir (skin surface) (D Apuzzo, 1998) 40 4.1 Rekaan asal bagi sistem perolehan imej-stereo 44 4.2 Kedudukan kamera secara konvergen (a) normal convergent dan (b) convergent (ring method) (D Apuzzo, 2005) 44 4.3 Prototaip bagi sistem perolehan imej-stereo 45 4.4 Komponen utama bagi sistem perolehan imej-stereo ; (a) pelantar kamera, (b) bingkai kawalan dan (c) kerusi khas 46 4.5 Kedudukan kamera secara konvergen melibatkan penggunaan ; (a) convergent bar dan (b) kaki tiga (tripod) (D Apuzzo, 2005) 47 4.6 Konsep asas sistem (konfigurasi kamera secara stereo) 48 4.7 Kedudukan kamera secara stereo 48
xv 4.8 Konfigurasi kamera secara konvergen 49 4.9 Tiga batang rod bagi stesen kamera 49 4.10 (a) kedudukan setiap kamera dan (b) kedudukan kamera di hadapan pesakit (Hajeer et al., 2002) 50 4.11 Sistem yang mengawal pergerakan bingkai kawalan 52 4.12 Bingkai kawalan dengan pelekat sasaran retroreflective 53 4.13 Pesakit duduk di atas kerusi khas semasa pengambilan fotograf 54 4.14 Dentist chair (D Apuzzo, 1998) 54 4.15 Head Rest head membantu meminimakan pergerakan kepala pesakit 55 4.16 Projektor yang digunakan ; (a) Compaq MP3800 dan (b) Hp Digital Projector xb31 (Compaq, 2002; Hewlett Packard, 2002) 56 4.17 Kedudukan projektor semasa di lapangan 56 4.18 Corak bagi titik-titik paparan ; (a) corak A, (b) corak B dan (c) corak C 57 4.19 Contoh titik-titik paparan projektor pada objek kajian (muka manusia) 58 5.1 Bingkai kalibrasi dan scalebar 61 5.2 Sebahagian daripada proses kalibrasi ; (i) pemprosesan menggunakan perisian Australis dan (b) sebahagian daripada imej yang diproses 62 5.3 Scalebar yang digunakan 62 5.4 Objek kajian (muka manusia) 63 5.5 Canon Powershot S400 (Canon, 2003) 63 5.6 Kedudukan pesakit semasa pengambilan fotograf 64 5.7 (a) Sambungan kabel pada setiap kamera dan (b) kabel penyambungan dan butang snap (warna merah) 65 5.8 Tiga set data ; (a) Imej-stereo kiri, (b) imej-stereo hadapan dan (c) imej-stereo kanan 65 5.9 (a) memory card dan (b) card reader 66 5.10 Carta alir keseluruhan data 66
xvi 5.11 Carta alir data bahagian I 67 5.12 Data Bahagian I 68 5.13 Carta alir data bahagian II 68 5.14 Data Bahagian II 69 5.15 Kedudukan bagi titik kawalan yang diuji (imej-stereo hadapan) 69 5.16 Kedudukan bagi titik kawalan yang diuji (imej-stereo kiri) 70 5.17 Kedudukan bagi titik kawalan yang diuji (imej-stereo kanan) 70 5.18 Carta alir data bahagian III 71 5.19 Data Bahagian III 71 5.20 Carta alir data bahagian IV 72 5.21 Paparan titik-titik projektor corak A 73 5.22 Paparan titik-titik projektor corak B 73 5.23 Paparan titik-titik projektor corak C 73 5.24 Data Bahagian IV (corak A) 74 5.25 Data Bahagian IV (corak B) 74 5.26 Data Bahagian IV (corak C) 74 5.27 Carta alir data bahagian V 75 5.28 Imej-stereo hadapan bagi ; (a) patung muka manusia dan (b) muka manusia sebenar (Data Bahagian V (A)) 76 5.29 Data Bahagian V 76 5.30 Carta alir pemprosesan DVP 77 5.31 Paparan utama bagi stereo orientation 78 5.32 Perbezaan sistem koordinat bagi fotograf dan imej (DVP, 2003) 79 5.33 Titik fidusial pada fotograf dari kamera metrik (Ipf, 2003) 80 5.34 Kedudukan titik-titik fidusial (pada setiap bucu) bagi imej digital (kamera bukan metrik) 80 5.35 (a) Kedudukan bagi titik-titik ikatan (normal) dan (b) pertindihan sepasang fotograf berdasarkan kepada titik-titik ikatan (DVP, 2003) 81
xvii 5.36 Kedudukan titik-titik ikatan pada imej-stereo (bagi kajian ini) 82 5.36 Paparan imej-stereo secara ; (a) side by side dan (b) double buffering technique 83 5.38 Paparan utama bagi vectorization 84 6.1 Carta alir Analisis 87 6.2 Sasaran retro-reflective bersaiz (a) 2.0 mm, (b) 3.0 mm dan (c) 4.0 mm 87 6.3 Graf hasil cerapan pertama 90 6.4 Graf hasil cerapan kedua 91 6.5 Graf hasil cerapan ketiga 92 6.6 Graf hasil pemprosesan subjek 01 96 6.7 Graf hasil pemprosesan subjek 02 97 6.8 Graf hasil pemprosesan subjek 03 98 6.9 Lingkungan kawasan yang sesuai untuk titik kawalan 100 6.10 Kawasan yang sesuai untuk menempatkan titik-titik kawalan ; (a) imej-stereo kiri (petak biru) dan (b) imej-stereo kanan (petak merah) 100 6.11 Graf hasil pemprosesan subjek 03 103 6.12 Graf hasil pemprosesan subjek 04 104 6.13 Titik-titik perbandingan 106 6.14 Titik-titik craniofacial yang dicerap pada imej-stereo kiri dan kanan 114 6.15 Graf sisihan piawai pengukuran (subjek 03) 116 6.16 Graf sisihan piawai pengukuran (subjek 04) 116 6.17 Laser scanner (Vivid 910) 118 6.18 Kedudukan pesakit semasa cerapan data dilakukan menggunakan laser scanner 118 6.19 Kaliper yang digunakan 119 6.20 Contoh pengukuran menggunakan kaliper 120 6.21 Kedudukan sepuluh titik pengukuran pada patung 121 6.22 Kedudukan titik-titik craniofacial yang dicerap 122 6.23 Graf sisihan piawai pengukuran (subjek 03) 125 6.24 Graf sisihan piawai pengukuran (subjek 04) 126
xviii 6.25 Kedudukan titik-titik tr, n, prn, sn dan pg 127 7.1 Sistem perolehan imej-stereo yang telah dihasilkan 132 7.2 Kedudukan optimum bagi titik-titik kawalan (selari dengan stesen kamera) 133 7.3 Lingkungan kawasan yang sesuai untuk titik kawalan 134 7.4 Paparan titik-titik projektor (corak B) 135 7.5 Kedudukan bagi titik-titik craniofacial yang sukar untuk dikenal pasti kedudukannya yang sebenar 136 7.6 Kedudukan titik craniofacial yang tidak dapat dicerap 138
xix SENARAI ISTILAH Bahasa Inggeris Bahasa Melayu Absolute Orientation - Orientasi Mutlak Aluminum - Aluminium Anthropometry - Antropometri Biostereometric - Biostereometrik Calibration - Kalibrasi Calliper - Kaliper Control Frame - Bingkai Kawalan Control Point - Titik Kawalan Convensional - Konvensional Cranial - Tempurung Kepala Craniofacial Landmark - Titik-titik Craniofacial Cranial Measurement - Pengukuran Tempurung Kepala Craniofacial - Craniofacial Craniofacial Surgery - Pembedahan Craniofacial Digital Camera - Kamera Digital Ear Measurement - Pengukuran Bahagian Telinga Laser Scanner - Pengimbas Laser Lens Distortion - Herotan Kanta Facial - Muka Facial Measurement - Pengukuran Bahagian Muka Fidusial Point - Titik Fidusial Focal Length - Jarak Fokus Ground Control - Titik Kawalan Bumi
xx Hard Tissue - Tisu Keras Hypertelorism - Hypertelorisma Infra-red - Infra-merah Interior Orientation - Orientasi Dalaman Line - Garisan Matrix Array Camera - Kamera Digital Metrik Maxillofacial - Maxillofacial Medical Photogrammetry - Fotogrametri Perubatan Medical Stereophotogrammetry - Stereofotogrammetri Perubatan Metric Camera - Kamera Metrik Mosaic - Mozek Multi-spectrum - Berbilang-spektrum Nasal Measurement - Pengukuran Bahagian Hidung Non-metric Camera - Kamera Bukan Metrik Orbital Measurement - Pengukuran Orbital Orolabial - Orolabial Orolabial Measurement - Pengukuran Orolabial Phototheodolite - Fototeodolit Parallel - Sejajar/Selari Pixel - Piksel Polygon - Geometri Pelbagai Segi Remote Sensing - Penderiaan Jarak Jauh Soft Tissue - Tisu Lembut SP (Standard Deviation) - Sisihan Piawai Stainless Steel - Besi Tahan Karat Stereo-image - Imej-stereo Stereo Model - Model Stereo Stereo Orientation - Orientasi Stereo Stereophotograph - Stereofotograf Stereo Plotter - Alat Pemplot Stereo Stereoscopic Glasses - Kaca mata Stereoskopik Stereo Triangulation - Triangulasi Stereo Surface - Permukaan Tie Point - Titik Ikatan
xxi Triangulation - Triangulasi Van Gruber Points - Titik Van Gruber X-ray Photogrammetry - Fotogrammetri X-ray
xxiii SENARAI LAMPIRAN LAMPIRAN TAJUK HALAMAN A Reka Bentuk Prototaip Bagi Sistem Perolehan Imej-Stereo (Objek Kawalan) 147 B Kedudukan Titik-Titik Sasaran Dan Titik-Titik Kawalan 159 C Data-Data Kalibrasi Bagi Kamera 162 D Pemprosesan Stereo Orientation 165 E Pemprosesan Vectorization 182
xxii SENARAI SIMBOL S - Nilai skala a - Nilai penderia imej A - Nilai bes kamera f - Nilai jarak fokus bagi kamera H - Nilai jarak dari objek ke kamera bes. (x,y,z) - Koordinat x, y dan z σ - Sisihan piawai µ - Min (purata) k1 - Parameter Erotan Radial k2 - Parameter Erotan Radial k3 - Parameter Erotan Radial