Marcador fiducial - Fiducial marker
Um marcador fiducial ou fiducial é um objeto colocado no campo de visão de um sistema de imagem que aparece na imagem produzida, para uso como um ponto de referência ou uma medida. Pode ser algo colocado dentro ou sobre o objeto da imagem, ou uma marca ou conjunto de marcas no retículo de um instrumento óptico.
Formulários
Microscopia
Na microscopia óptica de alta resolução, os fiduciais podem ser usados para estabilizar ativamente o campo de visão. A estabilização para melhor do que 0,1 nm é alcançável.
Física
Na física , na computação gráfica 3D e na fotografia , os fiduciais são pontos de referência: pontos fixos ou linhas dentro de uma cena com os quais outros objetos podem ser relacionados ou contra os quais os objetos podem ser medidos. Câmeras equipadas com placas Réseau produzem essas marcas de referência (também chamadas de cruzes Réseau ) e são comumente usadas pela NASA . Essas marcas estão intimamente relacionadas às marcas de sincronização usadas no reconhecimento óptico de marcas .
Levantamento geográfico
Levantamentos geofísicos aerotransportados também usam o termo "fiducial" como um número de referência sequencial na medição de vários instrumentos geofísicos durante um voo de levantamento. Esta aplicação do termo evoluiu de números de porta-retratos aéreos que foram originalmente usados para localizar linhas de levantamento geofísico nos primeiros dias de levantamento geofísico aerotransportado. Este método de posicionamento foi substituído pelo GPS , mas o termo "fiducial" continua a ser usado como referência de tempo para dados medidos durante os voos.
Realidade aumentada
Em aplicações de realidade aumentada , os fiducials ajudam a resolver vários problemas de integração entre a visão do mundo real e as imagens sintéticas que a aumentam. Fiducials de padrão e tamanho conhecidos podem servir como âncoras do mundo real de localização, orientação e escala. Eles podem estabelecer a identidade da cena ou dos objetos dentro da cena. Por exemplo, um fiducial impresso em uma página de um livro pop-up de realidade aumentada identificaria a página para permitir que o sistema selecione o conteúdo de aumento. Também serviria para amarrar as coordenadas do conteúdo aumentado à localização, orientação e escala tridimensional do livro aberto, ajudando a criar uma fusão estável e precisa de imagens reais e sintéticas.
Um exemplo um pouco mais complexo seriam vários fiduciais, cada um anexado a uma peça individual em um jogo de tabuleiro de realidade aumentada .
Metrologia
O aparecimento de marcadores nas imagens pode atuar como uma referência para o dimensionamento da imagem ou pode permitir que a imagem e o objeto físico, ou várias imagens independentes, sejam correlacionados . Ao colocar marcadores fiduciais em locais conhecidos em um sujeito, a escala relativa na imagem produzida pode ser determinada pela comparação dos locais dos marcadores na imagem e no sujeito. Em aplicações como a fotogrametria , as marcas fiduciais de uma câmera de levantamento podem ser definidas de forma que definam o ponto principal, em um processo denominado " colimação ". Este seria um uso criativo de como o termo colimação é convencionalmente entendido.
Conjuntos de marcadores fiduciais
Alguns leitores de código de barras podem estimar a tradução, orientação e profundidade vertical de um código de barras de tamanho conhecido em relação ao leitor de código de barras.
Alguns conjuntos de marcadores fiduciais são projetados especificamente para permitir a detecção rápida e de baixa latência da estimativa da posição 6D (localização 3D e orientação 3D) e identidade de centenas de marcadores fiduciais exclusivos. Por exemplo, o marcador WhyCon, marcadores WhyCode, fiducials de reativisão de "ameba", fiducials d-touch ou as etiquetas de código de barras circulares TRIP (códigos de anel).
Imagens médicas
Os marcadores fiduciais são usados em uma ampla variedade de aplicações de imagens médicas . Imagens do mesmo sujeito produzidas com dois sistemas de imagem diferentes podem ser correlacionadas colocando um marcador fiducial na área visualizada por ambos os sistemas. Neste caso, deve ser utilizado um marcador visível nas imagens produzidas por ambas as modalidades de imagem. Por este método, as informações funcionais do SPECT ou tomografia por emissão de pósitrons podem ser relacionadas às informações anatômicas fornecidas pela ressonância magnética (MRI).
Da mesma forma, os pontos fiduciais estabelecidos durante a ressonância magnética podem ser correlacionados com imagens cerebrais geradas por magnetoencefalografia para localizar a fonte de atividade cerebral. Esses pontos fiduciais ou marcadores são frequentemente criados em imagens tomográficas, como tomografia computadorizada , ressonância magnética e imagens de tomografia por emissão de pósitrons, usando dispositivos como o localizador N e o localizador Sturm-Pastyr.
Eletrocardiografia
Na eletrocardiografia (ECG), os pontos fiduciais são marcos no complexo do ECG, como a linha isoelétrica (junção PQ) e o início de ondas individuais, como o PQRST.
Biologia Celular
Em processos que envolvem seguir uma molécula marcada à medida que ela é incorporada em algum polímero maior, tais marcadores podem ser usados para seguir a dinâmica de crescimento / encolhimento do polímero, bem como seu movimento. Os marcadores fiduciais comumente usados são monômeros de biopolímeros marcados com fluorescência. A tarefa de medir e quantificar o que acontece com eles é emprestada de métodos da física e da imagem computacional, como a imagem speckle .
Rastreamento de insetos sociais
Os sistemas automatizados de rastreamento comportamental são usados para estudar a organização das colônias de insetos sociais e o comportamento dos membros individuais da colônia. Esses sistemas combinam marcadores fiduciais e visão de máquina para gerar a localização e a orientação dos membros da colônia várias vezes por segundo e, entre outros insights, revelaram a estrutura da rede social da formiga Camponotus fellah .
Radioterapia
Em radioterapia e sistemas radiocirúrgicos, os pontos fiduciais são marcos no tumor para facilitar os alvos corretos para o tratamento. Na neuronavegação , um "sistema de coordenadas espaciais fiduciais" é usado como referência, para uso em neurocirurgia, para descrever a posição de estruturas específicas dentro da cabeça ou em qualquer parte do corpo. Esses pontos fiduciais ou pontos de referência são frequentemente criados em imagens de ressonância magnética e imagens de tomografia computadorizada usando o localizador N ou o localizador Sturm-Pastyr.
Placas de circuito impresso
Na fabricação de placas de circuito impresso (PCB), as marcas de referência, também conhecidas como marcas de reconhecimento de padrão de circuito, permitem que o equipamento de colocação SMT localize e coloque com precisão as peças nas placas. Esses dispositivos localizam o padrão do circuito, fornecendo pontos mensuráveis comuns. Eles geralmente são feitos deixando uma área circular da placa livre do revestimento da máscara de solda . Dentro desta área há um círculo expondo o revestimento de cobre abaixo. Este disco metálico central pode ser revestido com solda, banhado a ouro ou tratado de outra forma, embora o cobre puro seja mais comum se não for um contato condutor de corrente. Alternativamente, é possível usar laca de máscara de solda transparente para cobrir os fiduciais. A fim de minimizar os erros de arredondamento , foi uma boa prática colocar os fiduciais na mesma grade (ou algum múltiplo dela) que foi usada para colocar as peças, no entanto, isso nem sempre é possível em placas de alta densidade nem é um requisito mais com máquinas modernas de alta precisão.
A maioria das máquinas de colocação são alimentadas com placas para montagem por um transportador de trilhos , com a placa sendo fixada na área de montagem da máquina. Cada placa será presa de maneira um pouco diferente das outras, e a variação - que geralmente será de apenas décimos de milímetro - é suficiente para estragar uma placa sem a calibração adequada. Consequentemente, um PCB típico terá vários fiduciais para permitir que os robôs de posicionamento determinem com precisão a orientação da placa. Ao medir a localização dos fiducials em relação ao plano da placa armazenado na memória da máquina, a máquina pode calcular com segurança o grau em que as peças devem ser movidas em relação ao plano, chamado de deslocamento , para garantir um posicionamento preciso.
O uso de três fiduciais permite que a máquina determine o deslocamento do PCB nos eixos X e Y, bem como determine se a placa girou durante a fixação, permitindo que a máquina gire as peças a serem colocadas para corresponder. Esses fiducials também são chamados de fiducials globais. Fiduciais globais também são usados em conjunto com a impressão de estêncil . Sem eles, a impressora não imprimiria a pasta de solda no alinhamento exato com as almofadas. As peças que requerem um grau muito alto de precisão de colocação, como pacotes de matriz de grade de esferas , podem ter fiduciais locais adicionais perto da área de colocação de embalagem da placa para ajustar ainda mais o direcionamento. O fiducial local, entretanto, não pode ser usado no processo de impressão do estêncil.
Por outro lado, placas de baixa precisão e low end podem ter apenas dois fiducials ou usar fiducials aplicados como parte do processo de impressão da tela aplicado à maioria das placas de circuito. Algumas placas muito simples podem usar os orifícios dos parafusos de montagem revestidos como fiduciais, embora isso produza uma precisão muito baixa.
Para prototipagem e pequenas séries de produção, o uso de uma câmera fiducial pode melhorar muito o processo de fabricação da placa. Localizando marcadores fiduciais automaticamente, a câmera automatiza o alinhamento da placa. Isso ajuda nas aplicações de frente para trás e multicamadas, eliminando a necessidade de definir pinos.
Impressão
Na impressão em cores , os fiduciais - também chamados de " registro preto " - são usados na borda das placas de impressão ciano, magenta, amarelo e preto ( CMYK ) para que possam ser alinhados corretamente entre si.