Фидуциальный маркер

Реперный маркер или фидуциал — это объект, помещенный в зрения изображения поле для использования в качестве точки отсчета или меры. Это может быть либо что-то, помещенное в объект изображения или на него, либо отметка или набор отметок в сетке оптического прибора.

Приложения

микроскопия

высокого разрешения В оптической микроскопии реперные метки можно использовать для активной стабилизации поля зрения. Достижима стабилизация до значения лучше 0,1 нм. ^[1]

На фотографиях НАСА перекрестие сетки на пластине Резо позволяет обнаруживать и корректировать искажения, возникающие в результате обработки и обращения.

Физика

В физике , 3D-компьютерной графике и фотографии реперные точки — это опорные точки: фиксированные точки или линии внутри сцены, с которыми могут быть связаны другие объекты или по которым можно измерить объекты. Камеры, оснащенные пластинами Резо, создают эти контрольные метки (также называемые крестами Резо ) и обычно используются НАСА . Такие метки тесно связаны с временными метками, используемыми при оптическом распознавании меток . ^{[ нужна ссылка ]}

Географическое обследование

В авиационных геофизических исследованиях также используется термин «реперный» в качестве последовательного контрольного номера при измерениях различными геофизическими инструментами во время исследовательского полета. Такое применение термина произошло от номеров кадров аэрофотоснимков , которые первоначально использовались для определения линий геофизических исследований на заре аэрогеофизических исследований. Этот метод позиционирования с тех пор был заменен GPS , но термин «реперный» продолжает использоваться в качестве привязки ко времени для данных, измеренных во время полетов. ^{[ нужна ссылка ]}

Дополненная реальность

В приложениях дополненной реальности реперы помогают решить несколько проблем интеграции между реальным взглядом на мир и синтетическими изображениями, которые его дополняют. ^[2] Реперные ориентиры известного образца и размера могут служить в качестве якорей местоположения, ориентации и масштаба в реальном мире. Они могут установить идентичность сцены или объектов внутри сцены. Например, фидуциал, напечатанный на одной странице всплывающей книги дополненной реальности, будет идентифицировать страницу, чтобы позволить системе выбрать контент дополненной реальности. Это также поможет привязать координаты дополненного контента к трехмерному местоположению, ориентации и масштабу открытой книги, помогая создать стабильное и точное слияние реальных и синтетических образов.

Немного более сложным примером может служить несколько реперов, каждый из которых прикреплен к отдельной детали в настольной игре с дополненной реальностью .

Метрология

Появление маркеров на изображениях может служить ориентиром для масштабирования изображения изображение и физический объект или несколько независимых изображений или может позволить сопоставить . Путем размещения реперных маркеров в известных местах объекта относительный масштаб создаваемого изображения можно определить путем сравнения местоположений маркеров на изображении и объекте. В таких приложениях, как фотограмметрия , реперные метки геодезической камеры могут быть установлены так, чтобы они определяли главную точку, в процессе, называемом « коллимацией ». ^{[ нужна ссылка ]} Это было бы творческое использование традиционного понимания термина «коллимация».

Наборы реперных маркеров

Некоторые считыватели штрих-кода могут оценить перемещение, ориентацию и вертикальную глубину штрих-кода известного размера относительно устройства считывания штрих-кода. ^[3]

Некоторые наборы реперных маркеров специально разработаны для обеспечения быстрого и малозадержного обнаружения шестимерной оценки положения (трехмерное местоположение и трехмерная ориентация) и идентификации сотен уникальных реперных маркеров. ^[4]Например, маркеры ArUco, ^[5] маркер «ПочемуКон», ^[6] МаркерыWhyCode, ^[4] метки «амёба» reacTIVision, метки d-touch, ^[7]^[8]^[9] или круглые метки со штрих-кодом TRIP (рингкоды). ^[10]

Медицинская визуализация

Фидуциальные маркеры используются в широком спектре приложений медицинской визуализации . Изображения одного и того же объекта, полученные с помощью двух разных систем визуализации, можно сопоставить, поместив реперный маркер в область, отображаемую обеими системами. В этом случае необходимо использовать маркер, который виден на изображениях, полученных обоими методами визуализации. С помощью этого метода функциональная информация ОФЭКТ или позитронно-эмиссионной томографии может быть связана с анатомической информацией, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). ^[11]

Точно так же контрольные точки, установленные во время МРТ, можно сопоставить с изображениями мозга, полученными с помощью магнитоэнцефалографии, чтобы локализовать источник мозговой активности. Такие контрольные точки или маркеры часто создаются на томографических изображениях, таких как изображения компьютерной томографии , магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии, с использованием таких устройств, как N-локализатор. ^[12] и локализатор Штурма-Пастыра. ^[13]

Электрокардиография

В электрокардиографии (ЭКГ) контрольные точки являются ориентирами на комплексе ЭКГ, такими как изоэлектрическая линия (соединение PQ), и началом отдельных волн, таких как PQRST.

Клеточная биология

В процессах, которые включают отслеживание меченой молекулы при ее включении в какой-либо более крупный полимер, такие маркеры можно использовать для отслеживания динамики роста/усадки полимера, а также его движения. Обычно используемые реперные маркеры представляют собой флуоресцентно меченные мономеры биополимеров. Задача измерения и количественной оценки того, что с ними происходит, заимствована из методов физики и компьютерной визуализации, таких как спекл-визуализация .

Социальное отслеживание насекомых

Автоматизированные системы отслеживания поведения используются для изучения организации колоний социальных насекомых и поведения отдельных членов колонии. Эти системы сочетают в себе реперные маркеры и машинное зрение, чтобы выводить местоположение и ориентацию членов колонии несколько раз в секунду и, среди прочего, раскрыли структуру социальной сети муравья Camponotus Fellah . ^[14]

Рабочие-муравьи помечены реперными маркерами

Радиотерапия

В лучевой терапии и радиохирургических системах контрольные точки являются ориентирами в опухоли, помогающими определить правильные цели для лечения. В нейронавигации «ориентированная пространственная система координат» используется в качестве эталона в нейрохирургии для описания положения определенных структур внутри головы или в других частях тела. Такие реперные точки или ориентиры часто создаются на изображениях магнитно-резонансной томографии и компьютерной томографии с использованием N-локализатора или локализатора Штурма-Пастыра.

Печатные платы

При производстве печатных плат (PCB) контрольные метки, также известные как метки распознавания образов схем, позволяют оборудованию для размещения SMT точно находить и размещать детали на платах. Эти устройства определяют схему схемы, предоставляя общие измеряемые точки. Обычно их изготавливают, оставляя круглую область платы свободной от покрытия паяльной маски . Внутри этой области находится круг, обнажающий медное покрытие под ним. Этот центральный металлический диск может быть покрыт пайкой, позолочен или обработан другим способом, хотя чаще всего используется голая медь, если не токопроводящий контакт. В качестве альтернативы можно использовать прозрачный лак для паяльной маски, чтобы покрыть контрольные точки. Чтобы свести к минимуму ошибки округления , хорошей практикой было размещение контрольных точек в той же сетке (или в некоторой ее кратности), которая использовалась для размещения деталей, однако это не всегда возможно на платах с высокой плотностью размещения и не является обязательным требованием. уже не на современных высокоточных станках.

В большинстве машин для укладки доски подаются на сборку с помощью рельсового конвейера , при этом доска зажимается в зоне сборки машины. Каждая доска будет зажимать немного иначе, чем другие, и отклонение, которое обычно составляет всего лишь десятые доли миллиметра, достаточно, чтобы испортить доску без надлежащей калибровки. Следовательно, типичная печатная плата будет иметь несколько ориентиров, позволяющих роботам-установщикам точно определять ориентацию платы. Измеряя расположение контрольных точек относительно плана платы, хранящегося в памяти машины, машина может надежно вычислить степень, в которой детали должны быть перемещены относительно плана, называемую смещением , чтобы обеспечить точное размещение.

Использование трех контрольных точек позволяет машине определять смещение печатной платы по осям X и Y, а также определять, вращалась ли плата во время зажима, что позволяет машине вращать детали, которые необходимо разместить, чтобы они совпадали. Такие фидуциалы также называются глобальными фидуциалами.Глобальные реперные метки также используются в сочетании с трафаретной печатью . Без них принтер не смог бы печатать паяльную пасту точно по контактным площадкам. Детали, требующие очень высокой степени точности размещения, такие как пакеты с шариковой сеткой , могут иметь дополнительные локальные контрольные точки рядом с областью размещения пакета на плате для дальнейшей точной настройки нацеливания. Однако локальную метку нельзя использовать в процессе трафаретной печати.

И наоборот, платы низкого уровня с низкой точностью могут иметь только две контрольные точки или использовать контрольные точки, нанесенные как часть процесса трафаретной печати, применяемого к большинству печатных плат. Некоторые платы очень низкого класса могут использовать металлизированные отверстия для крепежных винтов в качестве ориентиров, хотя это дает очень низкую точность.

При прототипировании и мелкосерийном производстве использование контрольной камеры может значительно улучшить процесс изготовления плат. Автоматически определяя координатные маркеры, камера автоматизирует выравнивание доски. Это помогает при работе спереди назад и в многослойных приложениях, устраняя необходимость в установочных штифтах. ^[15]

Печать

При цветной печати метки, также называемые « регистрационными черными », используются на краях голубой, пурпурной, желтой и черной ( CMYK ) печатных форм, чтобы их можно было правильно выровнять друг с другом.

«Банан для масштаба»

Снаряд средства борьбы с массовыми беспорядками с бананом для масштаба.

«Банан для масштаба» относится к интернет-мему используется , в котором банан в качестве контрольного маркера. Мем возник в августе 2010 года, когда мужчина разместил в Facebook фотографию сейфа с бананом рядом. Оттуда мем распространился в основном через Reddit ; Газета Daily Dot отметила, что «[мем] превратился в веселую игру, в которой пользователи Reddit пытаются превзойти друг друга. Это тенденция в том же духе, что и планкинг ». ^[16]

См. также

Ссылки

^ Картер, Эшли Р.; Кинг, Гэвин М.; Ульрих, Тереза А.; Хэлси, Уэйн; Альхенбергер, Дэвид; Перкинс, Томас Т. (4 января 2007 г.). «Стабилизация оптического микроскопа до 01 нм в трех измерениях». Прикладная оптика . 46 (3): 421–7. Бибкод : 2007ApOpt..46..421C . дои : 10.1364/AO.46.000421 . ПМИД 17228390 .
^ Минхуа Ма; Лахми К. Джайн; Пол Андерсон (25 апреля 2014 г.). Виртуальная, дополненная реальность и серьезные игры для здравоохранения 1 . Спрингер Наука и бизнес. ISBN 978-3-642-54816-1 .
^ Ло, Чи-Чунг; Чанг, Калифорния (1995), «Нейронные сети для позиционирования штрих-кода при автоматизированной обработке материалов», Труды конференции IEEE по приложениям новых технологий промышленной автоматизации и управления , стр. 485–491, doi : 10.1109/IACET.1995.527607 , ISBN 0-7803-2645-8 , S2CID 111253679
^ Jump up to: ^а ^б Лайтбоди, Питер (2017). «Эффективная система визуальной локализации» (PDF) . Обзор прикладных вычислений SIGAPP . 17 (3): 28–37. дои : 10.1145/3161534.3161537 . S2CID 23129425 .
^ Ромеро-Рамирес, Франсиско Дж.; Муньос-Салинас, Рафаэль; Медина-Карнисер, Рафаэль. «ArUco: минимальная библиотека для приложений дополненной реальности на базе OpenCV» .
^ Томас, Крайник (2014). «Практическая система локализации нескольких роботов» (PDF) . Журнал интеллектуальных и робототехнических систем . 76 (3–4): 539–562. дои : 10.1007/s10846-014-0041-x . S2CID 4985852 .
^ Бенчина, Росс; Кальтенбруннер, Мартин. «Проектирование и эволюция реперов для системы reacTIVision» (PDF) .
^ Бенчина, Росс; Кальтенбруннер, Мартин; Жорда, Сержи. «Улучшенное топологическое отслеживание координат в системе reacTIVision» (PDF) .
^ «reacTIVision: набор инструментов для осязаемых мультитач-поверхностей» .
^ де Ипина, Диего Лопес; Мендонка, Пауло Р.С.; Хоппер, Энди (2002). «TRIP: недорогая система определения местоположения на основе машинного зрения для повсеместных вычислений». CiteSeerX 10.1.1.20.2455 . [1]
^ Эриксон, Би Джей; Джек-младший, CR (1993). «Корреляция однофотонной эмиссионной КТ с данными МРТ-изображения с использованием фидуциарных маркеров» . Американский журнал нейрорадиологии . 14 (3): 713–720. ПМЦ 8333382 . ПМИД 8517364 .
^ Галлоуэй, Р.Л. младший (2015). «Введение и исторические перспективы хирургии под визуальным контролем». В Голби, Эй Джей (ред.). Нейрохирургия под визуальным контролем . Амстердам: Эльзевир. стр. 2–4. дои : 10.1016/B978-0-12-800870-6.00001-7 . ISBN 978-0-12-800870-6 .
^ Штурм В., Пастир О., Шлегель В., Шарфенберг Х., Забель Х.Дж., Нетцебанд Г., Шабберт С., Берберих В. (1983). «Стереотаксическая компьютерная томография с модифицированной установкой Рихерта-Мундингера как основа комплексных стереотаксических нейрорадиологических исследований». Акта Нейрохирургика . 68 (1–2): 11–17. дои : 10.1007/BF01406197 . ПМИД 6344559 . S2CID 38864553 .
^ Мерш, Даниэль П.; Креспи, Алессандро; Келлер, Лоран (2013). «Отслеживание особей показывает, что пространственная точность является ключевым регулятором социальной организации муравьев» . Наука . 340 (6136): 1090–1093. Бибкод : 2013Sci...340.1090M . дои : 10.1126/science.1234316 . ПМИД 23599264 . S2CID 27748253 .
^ Обзор камеры фидуциального распознавания – YouTube
^ Альфонсо, Фернандо III (17 декабря 2013 г.). «Как «банан по масштабу» стал мерилом Интернета» . Ежедневная точка . Проверено 11 мая 2022 г.

[1] Картер, Эшли Р.; Кинг, Гэвин М.; Ульрих, Тереза А.; Хэлси, Уэйн; Альхенбергер, Дэвид; Перкинс, Томас Т. (4 января 2007 г.). «Стабилизация оптического микроскопа до 01 нм в трех измерениях». Прикладная оптика . 46 (3): 421–7. Бибкод : 2007ApOpt..46..421C . дои : 10.1364/AO.46.000421 . ПМИД 17228390 .

[MaJain2014-2] Минхуа Ма; Лахми К. Джайн; Пол Андерсон (25 апреля 2014 г.). Виртуальная, дополненная реальность и серьезные игры для здравоохранения 1 . Спрингер Наука и бизнес. ISBN 978-3-642-54816-1 .

[3] Ло, Чи-Чунг; Чанг, Калифорния (1995), «Нейронные сети для позиционирования штрих-кода при автоматизированной обработке материалов», Труды конференции IEEE по приложениям новых технологий промышленной автоматизации и управления , стр. 485–491, doi : 10.1109/IACET.1995.527607 , ISBN 0-7803-2645-8 , S2CID 111253679

[lightbody-4] Jump up to: ^а ^б Лайтбоди, Питер (2017). «Эффективная система визуальной локализации» (PDF) . Обзор прикладных вычислений SIGAPP . 17 (3): 28–37. дои : 10.1145/3161534.3161537 . S2CID 23129425 .

[5] Ромеро-Рамирес, Франсиско Дж.; Муньос-Салинас, Рафаэль; Медина-Карнисер, Рафаэль. «ArUco: минимальная библиотека для приложений дополненной реальности на базе OpenCV» .

[6] Томас, Крайник (2014). «Практическая система локализации нескольких роботов» (PDF) . Журнал интеллектуальных и робототехнических систем . 76 (3–4): 539–562. дои : 10.1007/s10846-014-0041-x . S2CID 4985852 .

[7] Бенчина, Росс; Кальтенбруннер, Мартин. «Проектирование и эволюция реперов для системы reacTIVision» (PDF) .

[8] Бенчина, Росс; Кальтенбруннер, Мартин; Жорда, Сержи. «Улучшенное топологическое отслеживание координат в системе reacTIVision» (PDF) .

[9] «reacTIVision: набор инструментов для осязаемых мультитач-поверхностей» .

[10] де Ипина, Диего Лопес; Мендонка, Пауло Р.С.; Хоппер, Энди (2002). «TRIP: недорогая система определения местоположения на основе машинного зрения для повсеместных вычислений». CiteSeerX 10.1.1.20.2455 . [1]

[11] Эриксон, Би Джей; Джек-младший, CR (1993). «Корреляция однофотонной эмиссионной КТ с данными МРТ-изображения с использованием фидуциарных маркеров» . Американский журнал нейрорадиологии . 14 (3): 713–720. ПМЦ 8333382 . ПМИД 8517364 .

[12] Галлоуэй, Р.Л. младший (2015). «Введение и исторические перспективы хирургии под визуальным контролем». В Голби, Эй Джей (ред.). Нейрохирургия под визуальным контролем . Амстердам: Эльзевир. стр. 2–4. дои : 10.1016/B978-0-12-800870-6.00001-7 . ISBN 978-0-12-800870-6 .

[13] Штурм В., Пастир О., Шлегель В., Шарфенберг Х., Забель Х.Дж., Нетцебанд Г., Шабберт С., Берберих В. (1983). «Стереотаксическая компьютерная томография с модифицированной установкой Рихерта-Мундингера как основа комплексных стереотаксических нейрорадиологических исследований». Акта Нейрохирургика . 68 (1–2): 11–17. дои : 10.1007/BF01406197 . ПМИД 6344559 . S2CID 38864553 .

[14] Мерш, Даниэль П.; Креспи, Алессандро; Келлер, Лоран (2013). «Отслеживание особей показывает, что пространственная точность является ключевым регулятором социальной организации муравьев» . Наука . 340 (6136): 1090–1093. Бибкод : 2013Sci...340.1090M . дои : 10.1126/science.1234316 . ПМИД 23599264 . S2CID 27748253 .

[15] Обзор камеры фидуциального распознавания – YouTube

[16] Альфонсо, Фернандо III (17 декабря 2013 г.). «Как «банан по масштабу» стал мерилом Интернета» . Ежедневная точка . Проверено 11 мая 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]