Znacznik powierniczy
Znacznik fiducial lub fiducial to obiekt umieszczony w polu widzenia systemu obrazowania , który pojawia się na wytworzonym obrazie, do wykorzystania jako punkt odniesienia lub środek. Może to być coś umieszczonego w obiekcie obrazu lub na nim, albo znak lub zestaw znaków w siatce celowniczej instrumentu optycznego.
Aplikacje
Mikroskopia
W mikroskopii optycznej o wysokiej rozdzielczości fiducials mogą być używane do aktywnej stabilizacji pola widzenia. Osiągalna jest stabilizacja lepsza niż 0,1 nm.
Fizyka
W fizyce , grafice komputerowej 3D i fotografii punkty odniesienia są punktami odniesienia: stałymi punktami lub liniami w obrębie sceny, do których można odnosić inne obiekty lub względem których można mierzyć obiekty. Kamery wyposażone w tablice Réseau wytwarzają te znaki odniesienia (zwane również krzyżami Réseau ) i są powszechnie używane przez NASA . Takie znaki są blisko spokrewnione ze znacznikami czasu używanymi do optycznego rozpoznawania znaków . [ potrzebne źródło ]
Badanie geograficzne
Powietrzne badania geofizyczne również używają terminu „fiducial” jako kolejnego numeru referencyjnego w pomiarach różnych instrumentów geofizycznych podczas lotu badawczego. To zastosowanie tego terminu wyewoluowało z do zdjęć lotniczych , które były pierwotnie używane do lokalizowania linii badań geofizycznych we wczesnych latach lotniczych pomiarów geofizycznych. Ta metoda pozycjonowania została od tego czasu zastąpiona przez GPS , ale termin „fiducial” jest nadal używany jako odniesienie czasowe dla danych mierzonych podczas lotów. [ potrzebne źródło ]
Rozszerzona Rzeczywistość
W zastosowaniach rozszerzonej rzeczywistości fiducials pomagają rozwiązać kilka problemów związanych z integracją rzeczywistego widoku świata z syntetycznymi obrazami, które go rozszerzają. Fiducials o znanym wzorze i rozmiarze mogą służyć jako rzeczywiste kotwice lokalizacji, orientacji i skali. Mogą ustalić tożsamość sceny lub obiektów na scenie. Na przykład informacja wydrukowana na jednej stronie wyskakującej książki rzeczywistości rozszerzonej identyfikuje stronę, aby umożliwić systemowi wybranie treści rozszerzonej. Posłużyłoby to również do zakotwiczenia współrzędnych rozszerzonej treści do trójwymiarowej lokalizacji, orientacji i skali otwartej książki, pomagając stworzyć stabilne i dokładne połączenie rzeczywistych i syntetycznych obrazów.
Nieco bardziej złożonym przykładem może być wiele fiducials, z których każdy jest dołączony do pojedynczego elementu w grze planszowej w rzeczywistości rozszerzonej .
Metrologia
Wygląd znaczników na obrazach może działać jako odniesienie do skalowania obrazu lub może umożliwiać skorelowanie obrazu i obiektu fizycznego lub wielu niezależnych obrazów . Poprzez umieszczenie znaczników odniesienia w znanych miejscach obiektu, względna skala w wytworzonym obrazie może być określona przez porównanie położenia znaczników na obrazie i obiekcie. W zastosowaniach takich jak fotogrametria znaczniki odniesienia kamery geodezyjnej można ustawić tak, aby określały główny punkt w procesie zwanym „ kolimacją ”. [ potrzebne źródło ] Byłoby to kreatywne wykorzystanie konwencjonalnego rozumienia terminu kolimacja.
Zestawy znaczników odniesienia
Niektóre czytniki kodów kreskowych mogą oszacować przesunięcie, orientację i pionową głębokość kodu kreskowego o znanym rozmiarze względem czytnika kodów kreskowych.
Niektóre zestawy znaczników odniesienia są specjalnie zaprojektowane, aby umożliwić szybkie wykrywanie z małym opóźnieniem oszacowania pozycji 6D (lokalizacja 3D i orientacja 3D) oraz identyfikację setek unikalnych znaczników odniesienia. Na przykład znaczniki ArUco, znaczniki WhyCon, znaczniki WhyCode, fiducials „ameba” reacTIVision, fiducials d-touch lub okrągłe znaczniki kodów kreskowych TRIP (kody pierścieniowe).
Obrazowanie medyczne
Markery fiducial są używane w szerokim zakresie zastosowań obrazowania medycznego . Obrazy tego samego obiektu wykonane za pomocą dwóch różnych systemów obrazowania można skorelować, umieszczając znacznik odniesienia w obszarze obrazowanym przez oba systemy. W takim przypadku należy użyć znacznika, który jest widoczny na obrazach tworzonych przez obie metody obrazowania. Dzięki tej metodzie informacje funkcjonalne z SPECT lub pozytonowej tomografii emisyjnej można powiązać z informacjami anatomicznymi dostarczonymi przez obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI).
Podobnie, punkty odniesienia ustalone podczas MRI można skorelować z obrazami mózgu generowanymi przez magnetoencefalografię , aby zlokalizować źródło aktywności mózgu. Takie punkty odniesienia lub znaczniki są często tworzone na obrazach tomograficznych, takich jak tomografia komputerowa , rezonans magnetyczny i pozytonowa tomografia emisyjna przy użyciu urządzeń, takich jak lokalizator N i lokalizator Sturm-Pastyr.
Elektrokardiografia
W elektrokardiografii (EKG) punkty odniesienia są punktami orientacyjnymi w zespole EKG, takimi jak linia izoelektryczna (złącze PQ) i początkiem poszczególnych fal, takich jak PQRST.
Komórka biologiczna
W procesach, które obejmują podążanie za znakowaną cząsteczką, gdy jest ona włączona do jakiegoś większego polimeru, takie markery mogą być stosowane do śledzenia dynamiki wzrostu/kurczenia się polimeru, jak również jego ruchu. Powszechnie stosowanymi markerami odniesienia są znakowane fluorescencyjnie monomery biopolimerów. Zadanie mierzenia i określania ilościowego tego, co się z nimi dzieje, zostało zapożyczone z metod fizyki i obrazowania obliczeniowego, takich jak obrazowanie plamkowe .
Społeczne śledzenie owadów
Zautomatyzowane systemy śledzenia behawioralnego są wykorzystywane do badania organizacji społecznych kolonii owadów i zachowania poszczególnych członków kolonii. Systemy te łączą znaczniki odniesienia i widzenie maszynowe, aby generować lokalizację i orientację członków kolonii wiele razy na sekundę i, między innymi, ujawniły strukturę sieci społecznej mrówki Camponotus fellah .
Radioterapia
W systemach radioterapii i radiochirurgii punkty odniesienia są punktami orientacyjnymi w guzie, ułatwiającymi ustalenie właściwych celów leczenia. W neuronawigacji „fiducial przestrzenny układ współrzędnych” jest używany jako odniesienie do stosowania w neurochirurgii do opisania położenia określonych struktur w głowie lub w innym miejscu ciała. Takie punkty odniesienia lub punkty orientacyjne są często tworzone w rezonansu magnetycznego i tomografii komputerowej za pomocą lokalizatora N lub lokalizatora Sturm-Pastyr.
Płytki drukowane
W produkcji płytek obwodów drukowanych (PCB) znaki odniesienia, znane również jako znaki rozpoznawania wzorów obwodów, umożliwiają urządzeniom do umieszczania SMT dokładne lokalizowanie i umieszczanie części na płytkach. Urządzenia te lokalizują wzór obwodu, dostarczając wspólne mierzalne punkty. Zwykle wykonuje się je, pozostawiając okrągły obszar płytki odsłonięty od powłoki maski lutowniczej . Wewnątrz tego obszaru znajduje się okrąg odsłaniający miedzianą powłokę pod spodem. Ten środkowy metalowy dysk może być lutowany, pozłacany lub w inny sposób obrabiany, chociaż najczęściej występuje goła miedź, jeśli nie jest to styk przewodzący prąd. Alternatywnie, do pokrycia fiducials można użyć bezbarwnego lakieru z maską lutowniczą. Aby zminimalizować błędy zaokrąglania, dobrą praktyką było umieszczanie fiducial w tej samej siatce (lub jej wielokrotności), która została użyta do umieszczenia części, jednak nie zawsze jest to możliwe na płytach o dużej gęstości ani nie jest to wymagane więcej dzięki nowoczesnym, precyzyjnym maszynom.
Większość maszyn do układania płyt jest podawana do montażu za pomocą przenośnika szynowego , przy czym płyta jest zaciskana w obszarze montażowym maszyny. Każda deska będzie się zaciskać nieco inaczej niż pozostałe, a różnica – która na ogół będzie wynosić tylko dziesiąte części milimetra – jest wystarczająca, aby zniszczyć deskę bez odpowiedniej kalibracji. W związku z tym typowa płytka drukowana będzie miała wiele punktów odniesienia, aby umożliwić robotom rozmieszczającym precyzyjne określenie orientacji płytki. Mierząc położenie punktów odniesienia względem planu płytki zapisanego w pamięci maszyny, maszyna może niezawodnie obliczyć stopień, w jakim części muszą zostać przesunięte względem planu, zwany przesunięciem, aby zapewnić dokładne umieszczenie .
Korzystanie z trzech punktów odniesienia umożliwia maszynie określenie przesunięcia płytki drukowanej zarówno w osiach X, jak i Y, a także określenie, czy płytka obróciła się podczas mocowania, umożliwiając maszynie obracanie części, które mają być dopasowane. Takie fiducials są również nazywane globalnymi fiducialami. Globalne fiducials są również używane w połączeniu z drukowaniem szablonowym . Bez nich drukarka nie drukowałaby pasty lutowniczej dokładnie w linii z podkładkami. Części wymagające bardzo wysokiego stopnia precyzji umieszczania, takie jak z siatką kulową , mogą mieć dodatkowe lokalne elementy odniesienia w pobliżu obszaru umieszczania pakietu na planszy, aby jeszcze bardziej precyzyjnie dostroić celowanie. Jednak lokalny fiducial nie może być używany w procesie drukowania szablonowego.
I odwrotnie, płytki z niższej półki, o niskiej precyzji, mogą mieć tylko dwa punkty odniesienia lub wykorzystywać punkty odniesienia stosowane w ramach procesu sitodruku stosowanego na większości płytek drukowanych. Niektóre płyty z bardzo niskiej półki mogą wykorzystywać platerowane otwory na śruby montażowe jako punkty odniesienia, chociaż daje to bardzo niską dokładność.
W przypadku prototypów i produkcji małoseryjnej użycie kamery fiducial może znacznie usprawnić proces produkcji płytek. Dzięki automatycznemu lokalizowaniu znaczników odniesienia kamera automatyzuje wyrównanie planszy. Pomaga to w przypadku aplikacji od przodu do tyłu i aplikacji wielowarstwowych, eliminując potrzebę ustawiania kołków.
Druk
W druku kolorowym elementy fiducial — zwane także „ czernią rejestracyjną ” — są używane na krawędziach płyt drukarskich w kolorze cyjan, magenta, żółtym i czarnym ( CMYK ), aby można je było prawidłowo wyrównać względem siebie.
„Banan dla skali”
„Banan dla skali” odnosi się do internetowego mema polegającego na użyciu banana jako znacznika odniesienia. Mem rozpoczął się w sierpniu 2010 roku, kiedy mężczyzna opublikował na Facebooku zdjęcie sejfu z bananem obok. Stamtąd mem rozprzestrzenił się głównie za pośrednictwem Reddita ; The Daily Dot zauważył, że „[mem] stał się przezabawną grą, w której redditorzy próbują ze sobą konkurować. To trend w tym samym duchu, co deskowanie ”.