Un marcador fiducial o fiducial es un objeto colocado en el campo de visión de un sistema de imagen que aparece en la imagen producida, para su uso como punto de referencia o medida. Puede ser algo colocado dentro o sobre el sujeto de la imagen, o una marca o un conjunto de marcas en la retícula de un instrumento óptico.
Precisión
En microscopía óptica de alta resolución, se pueden utilizar fiduciales para estabilizar activamente el campo de visión. Se puede lograr una estabilización mejor que 0,1 nm. [1]
Aplicaciones
Física
En física , gráficos por computadora en 3D y fotografía , los fiduciales son puntos de referencia: puntos o líneas fijos dentro de una escena con los que se pueden relacionar otros objetos o contra los cuales se pueden medir objetos. Las cámaras equipadas con placas Réseau producen estas marcas de referencia (también llamadas cruces Réseau ) y son comúnmente utilizadas por la NASA . Estas marcas están estrechamente relacionadas con las marcas de sincronización utilizadas en el reconocimiento óptico de marcas . [ cita requerida ]
Encuesta geográfica
Los levantamientos geofísicos aéreos también utilizan el término "fiducial" como un número de referencia secuencial en la medición de varios instrumentos geofísicos durante un vuelo de levantamiento. Esta aplicación del término evolucionó a partir de los números de marcos de fotos aéreas que se utilizaron originalmente para localizar líneas de levantamiento geofísico en los primeros días de los levantamientos geofísicos aéreos. Desde entonces, este método de posicionamiento ha sido reemplazado por GPS , pero el término "fiducial" se sigue utilizando como referencia de tiempo para los datos medidos durante los vuelos. [ cita requerida ]
Realidad aumentada
En aplicaciones de realidad aumentada , los fiduciales ayudan a resolver varios problemas de integración entre la visión del mundo real y las imágenes sintéticas que la aumentan. [2] Fiduciales de patrón y tamaño conocidos pueden servir como anclas del mundo real de ubicación, orientación y escala. Pueden establecer la identidad de la escena o los objetos dentro de la escena. Por ejemplo, un fiducial impreso en una página de un libro emergente de realidad aumentada identificaría la página para permitir que el sistema seleccione el contenido de aumento. También serviría para anclar las coordenadas del contenido aumentado a la ubicación, orientación y escala tridimensionales del libro abierto, ayudando a crear una fusión estable y precisa de imágenes reales y sintéticas.
Un ejemplo un poco más complejo serían los múltiples fiduciales, cada uno adjunto a una pieza individual en un juego de mesa de realidad aumentada .
Metrología
La aparición de marcadores en las imágenes puede actuar como una referencia para el escalado de la imagen , o puede permitir que la imagen y el objeto físico, o múltiples imágenes independientes, se correlacionen . Colocando marcadores de referencia en ubicaciones conocidas en un sujeto, la escala relativa en la imagen producida puede determinarse mediante la comparación de las ubicaciones de los marcadores en la imagen y el sujeto. En aplicaciones como la fotogrametría , las marcas fiduciales de una cámara topográfica pueden configurarse para que definan el punto principal, en un proceso llamado " colimación ". [ cita requerida ] Este sería un uso creativo de cómo se entiende convencionalmente el término colimación.
Conjuntos de marcadores fiduciales
Algunos lectores de códigos de barras pueden estimar la traducción, orientación y profundidad vertical de un código de barras de tamaño conocido en relación con el lector de códigos de barras. [3]
Algunos conjuntos de marcadores fiduciales están diseñados específicamente para permitir una detección rápida y de baja latencia de la estimación de posición 6D (ubicación 3D y orientación 3D) y la identidad de cientos de marcadores fiduciales únicos. [4] Por ejemplo, el marcador WhyCon, [5] marcadores WhyCode, [4] fiduciales de reacción "ameba", los fiduciales d-touch, [6] [7] [8] o las etiquetas de código de barras circulares TRIP (códigos de anillo). [9]
Imagenes medicas
Los marcadores fiduciales se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de imágenes médicas . Las imágenes del mismo sujeto producidas con dos sistemas de imágenes diferentes pueden correlacionarse colocando un marcador de referencia en el área captada por ambos sistemas. En este caso, se debe utilizar un marcador que sea visible en las imágenes producidas por ambas modalidades de imagen. Mediante este método, la información funcional de la SPECT o la tomografía por emisión de positrones se puede relacionar con la información anatómica proporcionada por la resonancia magnética (MRI). [10]
De manera similar, los puntos de referencia establecidos durante la resonancia magnética pueden correlacionarse con las imágenes cerebrales generadas por magnetoencefalografía para localizar la fuente de actividad cerebral. Dichos puntos o marcadores fiduciales se crean a menudo en imágenes tomográficas como la tomografía computarizada , la resonancia magnética y las imágenes de tomografía por emisión de positrones utilizando dispositivos como el localizador N [11] y el localizador Sturm-Pastyr. [12]
Electrocardiografia
En electrocardiografía (ECG), los puntos fiduciales son puntos de referencia en el complejo ECG, como la línea isoeléctrica (unión PQ) y la aparición de ondas individuales como PQRST.
Biología Celular
En los procesos que implican seguir una molécula marcada a medida que se incorpora en algún polímero más grande, dichos marcadores se pueden usar para seguir la dinámica de crecimiento / contracción del polímero, así como su movimiento. Los marcadores fiduciales comúnmente utilizados son monómeros de biopolímeros marcados con fluorescencia. La tarea de medir y cuantificar lo que les sucede se toma prestado de métodos en física e imágenes computacionales como la imagen de puntos .
Seguimiento social de insectos
Los sistemas de seguimiento de comportamiento automatizados se utilizan para estudiar la organización de las colonias de insectos sociales y el comportamiento de los miembros individuales de la colonia. Estos sistemas combinan marcadores fiduciales y visión artificial para generar la ubicación y orientación de los miembros de la colonia varias veces por segundo y, entre otras ideas, han revelado la estructura de la red social de la hormiga Camponotus fellah . [13]
Radioterapia
En los sistemas de radioterapia y radiocirugía, los puntos de referencia son puntos de referencia en el tumor para facilitar los objetivos correctos para el tratamiento. En neuronavegación , se utiliza un "sistema de coordenadas espaciales fiduciales" como referencia, para su uso en neurocirugía, para describir la posición de estructuras específicas dentro de la cabeza o en cualquier otra parte del cuerpo. Dichos puntos de referencia o puntos de referencia se crean a menudo en imágenes de resonancia magnética y tomografía computarizada utilizando el localizador N o el localizador Sturm-Pastyr.
Placas de circuito impreso
En la fabricación de placas de circuito impreso (PCB), las marcas de referencia, también conocidas como marcas de reconocimiento de patrones de circuito, permiten que el equipo de colocación SMT ubique y coloque piezas en las placas con precisión. Estos dispositivos localizan el patrón del circuito proporcionando puntos medibles comunes. Por lo general, se fabrican dejando un área circular de la placa desnuda del recubrimiento de la máscara de soldadura . Dentro de esta área hay un círculo que expone el revestimiento de cobre debajo. Este disco metálico central puede estar recubierto de soldadura, dorado o tratado de otra manera, aunque el cobre desnudo es más común si no es un contacto portador de corriente. Alternativamente, es posible usar laca transparente para máscara de soldadura para cubrir los fiduciales. Para minimizar los errores de redondeo , fue una buena práctica colocar los fiduciales en la misma cuadrícula (o algún múltiplo de ella) que se usó para colocar las piezas; sin embargo, esto no siempre es posible en tableros de alta densidad ni es un requisito. más con máquinas modernas de alta precisión.
La mayoría de las máquinas de colocación se alimentan de tableros para ensamblar mediante un transportador de rieles , y el tablero se sujeta en el área de ensamblaje de la máquina. Cada tabla se sujetará de manera ligeramente diferente a las demás, y la variación, que generalmente será de solo décimas de milímetro, es suficiente para arruinar una tabla sin la calibración adecuada. En consecuencia, una PCB típica tendrá múltiples fiduciales para permitir que los robots de colocación determinen con precisión la orientación de la placa. Al medir la ubicación de los fiduciales en relación con el plano del tablero almacenado en la memoria de la máquina, la máquina puede calcular de manera confiable el grado en que las partes deben moverse en relación con el plano, llamado desplazamiento , para asegurar una ubicación precisa.
El uso de tres fiduciales permite a la máquina determinar el desplazamiento de la PCB en los ejes X e Y, así como determinar si la placa ha girado durante la sujeción, lo que permite que la máquina gire las piezas que se colocarán para que coincidan. Estos fiduciales también se denominan fiduciales globales. Los fiduciales globales también se utilizan junto con la impresión de estarcido . Sin ellos, la impresora no imprimiría la pasta de soldadura en alineación exacta con las almohadillas. Las piezas que requieren un alto grado de precisión de colocación, como los paquetes de matrices de rejilla de bolas , pueden tener fiduciales locales adicionales cerca del área de colocación del paquete de la placa para ajustar aún más la orientación. Sin embargo, el fiducial local no se puede utilizar en el proceso de impresión de estarcido.
Por el contrario, los tableros de gama baja y baja precisión pueden tener solo dos fiduciales, o utilizar fiduciales aplicados como parte del proceso de serigrafía aplicado a la mayoría de los tableros de circuitos. Algunas placas de muy baja gama pueden utilizar los orificios de los tornillos de montaje enchapados como fiduciales, aunque esto produce una precisión muy baja.
Para la creación de prototipos y las tiradas de producción de lotes pequeños, el uso de una cámara fiducial puede mejorar en gran medida el proceso de fabricación de placas. Al ubicar automáticamente los marcadores fiduciales, la cámara automatiza la alineación de la placa. Esto ayuda con las aplicaciones de adelante hacia atrás y de múltiples capas, eliminando la necesidad de colocar pines. [14]
Impresión
En la impresión en color , los fiduciales, también llamados " negro de registro ", se utilizan en el borde de las planchas de impresión cian, magenta, amarillo y negro ( CMYK ) para que puedan alinearse correctamente entre sí.
Ver también
- Disco de Secchi
- Punto de referencia
Referencias
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