Marqueur fiduciaire

Un marqueur de repère ou repère est un objet placé dans le champ de vision d’un Système d’imagerie qui apparaît dans l’image produite, pour être utilisé comme point de référence ou mesure. Il peut s’agir soit de quelque chose placé dans ou sur le sujet d’imagerie, soit d’une marque ou d’un ensemble de marques dans le réticule d’un instrument optique.

Une règle utilisée comme marqueur de repère

Applications

Microscopie

En microscopie optique à haute résolution, les repères peuvent être utilisés pour stabiliser activement le champ de vision. Une stabilisation à mieux que 0,1 nm est réalisable. ^[1]

Sur les photographies de la NASA, des réticules en forme de croix sur une plaque Réseau permettent de détecter et de corriger les distorsions dues au traitement et à la manipulation.

La physique

En physique , en infographie 3D et en photographie , les repères sont des points de référence : des points ou des lignes fixes dans une scène auxquels d’autres objets peuvent être liés ou par rapport auxquels des objets peuvent être mesurés. Les caméras équipées de plaques Réseau produisent ces marques de référence (également appelées croix Réseau ) et sont couramment utilisées par la NASA . Ces marques sont étroitement liées aux marques de synchronisation utilisées dans la reconnaissance optique des marques . ^{[ citation nécessaire ]}

Relevé géographique

Les levés géophysiques aéroportés utilisent également le terme «fiducial» comme numéro de référence séquentiel dans la mesure de divers instruments géophysiques lors d’un vol de levé. Cette application du terme a évolué à partir des numéros de cadres de photos aériennes qui étaient à l’origine utilisés pour localiser les lignes de levé géophysique au début des levés géophysiques aéroportés. Cette méthode de positionnement a depuis été remplacée par le GPS , mais le terme “fiducial” continue d’être utilisé comme référence temporelle pour les données mesurées lors des vols. ^{[ citation nécessaire ]}

Réalité augmentée

Comparaison de quelques marqueurs fiduciaux de réalité augmentée pour la vision par ordinateur

Dans les applications de réalité augmentée , les repères aident à résoudre plusieurs problèmes d’intégration entre la vision du monde réel et les images synthétiques qui l’augmentent. ^[2] Les repères de modèle et de taille connus peuvent servir d’ancres du monde réel pour l’emplacement, l’orientation et l’échelle. Ils peuvent établir l’identité de la scène ou des objets dans la scène. Par exemple, un repère imprimé sur une page d’un livre contextuel de réalité augmentée identifierait la page pour permettre au système de sélectionner le contenu d’augmentation. Cela servirait également à ancrer les coordonnées du contenu augmenté à l’emplacement, à l’orientation et à l’échelle tridimensionnels du livre ouvert, aidant à créer une fusion stable et précise d’images réelles et synthétiques.

Un exemple légèrement plus complexe serait plusieurs repères, chacun attaché à une pièce individuelle dans un jeu de société en réalité augmentée .

Métrologie

L’apparence des marqueurs dans les images peut servir de référence pour la mise à l’échelle de l’image , ou peut permettre de corréler l’image et l’objet physique, ou plusieurs images indépendantes . En plaçant des marqueurs repères à des emplacements connus dans un sujet, l’échelle relative dans l’image produite peut être déterminée par comparaison des emplacements des marqueurs dans l’image et le sujet. Dans des applications telles que la photogrammétrie , les repères d’une caméra topographique peuvent être définis de manière à définir le point principal, dans un processus appelé ” Collimation “. ^{[ citation nécessaire ]} Ce serait une utilisation créative de la façon dont le terme Collimation est compris de manière conventionnelle.

Ensembles de marqueurs fiduciaires

Certains lecteurs de code -barres peuvent estimer la translation, l’orientation et la profondeur verticale d’un code-barres de taille connue par rapport au lecteur de code-barres. ^[3]

Certains ensembles de marqueurs fiduciaires sont spécialement conçus pour permettre une détection rapide et à faible latence de l’estimation de position 6D (emplacement 3D et orientation 3D) et de l’identité de centaines de marqueurs fiduciaires uniques. ^[4] Par exemple, le marqueur WhyCon, ^[5] les marqueurs WhyCode, ^[4] les repères reacTIVision “amibe”, les repères d-touch, ^{[6] [7] [8]} ou les balises à code-barres circulaires TRIP (ringcodes). ^[9]

L’imagerie médicale

Les marqueurs de repère sont utilisés dans une large gamme d’ applications d’ imagerie médicale . Les images du même sujet produites avec deux systèmes d’imagerie différents peuvent être corrélées en plaçant un repère de repère dans la zone imagée par les deux systèmes. Dans ce cas, un marqueur qui est visible dans les images produites par les deux modalités d’imagerie doit être utilisé. Par cette méthode, les informations fonctionnelles de la SPECT ou de la tomographie par émission de positrons peuvent être liées aux informations anatomiques fournies par l’imagerie par résonance magnétique (IRM). ^[dix]

De même, les points repères établis lors de l’IRM peuvent être corrélés avec des images cérébrales générées par magnétoencéphalographie pour localiser la source de l’activité cérébrale. De tels points de repère ou marqueurs sont souvent créés dans des images tomographiques telles que la tomographie informatisée , la résonance magnétique et les images de tomographie par émission de positrons à l’ aide de dispositifs tels que le localisateur N ^[11] et le localisateur Sturm-Pastyr. ^[12]

Électrocardiographie

En électrocardiographie (ECG), les points repères sont des repères sur le complexe ECG tels que la ligne isoélectrique (jonction PQ) et l’apparition d’ondes individuelles telles que PQRST.

Biologie cellulaire

Dans les processus qui impliquent de suivre une molécule marquée lorsqu’elle est incorporée dans un polymère plus gros, de tels marqueurs peuvent être utilisés pour suivre la dynamique de croissance/rétrécissement du polymère, ainsi que son mouvement. Les marqueurs fiduciaires couramment utilisés sont des monomères marqués par fluorescence de biopolymères. La tâche de mesurer et de quantifier ce qui leur arrive est empruntée à des méthodes de physique et d’imagerie computationnelle comme l’imagerie de speckle .

Suivi social des insectes

Des systèmes de suivi comportemental automatisés sont utilisés pour étudier l’organisation des colonies d’insectes sociaux et le comportement des membres individuels de la colonie. Ces systèmes combinent des marqueurs repères et la vision artificielle pour produire l’emplacement et l’orientation des membres de la colonie plusieurs fois par seconde et ont, entre autres informations, révélé la structure du réseau social de la fourmi Camponotus fellah . ^[13]

Ouvrières de fourmi étiquetées avec des marqueurs fiduciaires

Radiothérapie

Dans les systèmes de Radiothérapie et de radiochirurgie, les points repères sont des points de repère dans la tumeur pour faciliter les cibles correctes pour le traitement. En neuronavigation , un “système de coordonnées spatiales fiduciaires” est utilisé comme référence, pour une utilisation en neurochirurgie, pour décrire la position de structures spécifiques dans la tête ou ailleurs dans le corps. De tels points repères ou points de repère sont souvent créés dans l’imagerie par résonance magnétique et les images de Tomodensitométrie en utilisant le localisateur N ou le localisateur Sturm-Pastyr.

Cartes de circuits imprimés

Marqueur de repère pour une puce à gauche et tout le PCB en dessous

Dans la fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB), les marques repères, également connues sous le nom de marques de reconnaissance de formes de circuit, permettent à l’Équipement de placement SMT de localiser et de placer avec précision les pièces sur les cartes. Ces dispositifs localisent le motif du circuit en fournissant des points communs mesurables. Ils sont généralement fabriqués en laissant une zone circulaire de la carte nue du Revêtement de masque de soudure . À l’intérieur de cette zone se trouve un cercle exposant le placage de cuivre en dessous. Ce disque métallique central peut être revêtu de soudure, plaqué or ou autrement traité, bien que le cuivre nu soit le plus courant sinon un contact porteur de courant. Alternativement, il est possible d’utiliser une laque de masque de soudure transparente pour recouvrir les repères. Afin de minimiser les erreurs d’arrondic’était une bonne pratique de placer les fiducials dans la même grille (ou un multiple de celle-ci) qui a été utilisée pour placer les pièces, cependant, ce n’est pas toujours possible sur les cartes haute densité et ce n’est plus une exigence avec la haute- machines de précision.

Un marqueur fiduciaire circulaire plaqué or

La plupart des machines de placement sont alimentées en planches à assembler par un convoyeur sur rail, la planche étant serrée dans la zone d’assemblage de la machine. Chaque carte se serre légèrement différemment des autres, et la variance – qui ne sera généralement que de quelques dixièmes de millimètre – est suffisante pour ruiner une carte sans étalonnage approprié. Par conséquent, un PCB typique aura plusieurs repères pour permettre aux robots de placement de déterminer avec précision l’orientation de la carte. En mesurant l’emplacement des repères par rapport au plan de carte stocké dans la mémoire de la machine, la machine peut calculer de manière fiable le degré auquel les pièces doivent être déplacées par rapport au plan, appelé décalage , pour assurer un placement précis.

L’utilisation de trois repères permet à la machine de déterminer le décalage du circuit imprimé dans les axes X et Y, ainsi que de déterminer si la carte a tourné pendant le serrage, permettant à la machine de faire pivoter les pièces à placer pour correspondre. Ces repères sont également appelés repères globaux. Les repères globaux sont également utilisés en conjonction avec l’impression au pochoir . Sans eux, l’imprimante n’imprimerait pas la pâte à souder dans un alignement exact avec les pastilles. Les pièces nécessitant un degré très élevé de précision de placement, telles que les boîtiers de matrice de billes , peuvent avoir des repères locaux supplémentaires près de la zone de placement du boîtier de la carte pour affiner davantage le ciblage. Le repère local, cependant, ne peut pas être utilisé dans le processus d’impression au pochoir.

À l’inverse, les cartes bas de gamme et de faible précision peuvent n’avoir que deux repères, ou utiliser des repères appliqués dans le cadre du processus de sérigraphie appliqué à la plupart des cartes de circuits imprimés. Certaines cartes très bas de gamme peuvent utiliser les trous de vis de montage plaqués comme repères, bien que cela donne une très faible précision.

Pour le prototypage et les petites séries de production, l’utilisation d’une caméra fiduciale peut grandement améliorer le processus de fabrication de la carte. En localisant automatiquement les repères repères, la caméra automatise l’alignement des cartes. Cela facilite les applications d’avant en arrière et multicouches, éliminant le besoin de broches de réglage. ^[14]

Impression

Dans l’impression couleur , des repères – également appelés « noir de repérage » – sont utilisés au bord des plaques d’impression cyan, magenta, jaune et noir ( CMJN ) afin qu’elles puissent être correctement alignées les unes avec les autres.

Voir également

• Disque de secchi
• Point de repère

Références

1. ^ Carter, Ashley R.; King, Gavin M.; Ulrich, Thérèse A.; Halsey, Wayne; Alchenberger, David; Perkins, Thomas T. (2007-01-04). « Stabilisation d’un microscope optique à 01 nm en trois dimensions ». Optique Appliquée . 46 (3): 421–7. Bibcode : 2007ApOpt..46..421C . doi : 10.1364/AO.46.000421 . PMID 17228390 .
2. ^ Minhua Ma; Lakhmi C. Jain; Paul Anderson (25 avril 2014). Virtuel, Réalité Augmentée et Serious Games pour la Santé 1 . Springer Sciences et affaires. ISBN 978-3-642-54816-1.
3. ^ Lo, Chih-Chung; Chang, CA (1995), “Réseaux de neurones pour le positionnement des codes à barres dans la manutention automatisée”, Actes de la conférence IEEE sur les applications technologiques émergentes de l’automatisation industrielle et du contrôle , pp. 485–491, doi : 10.1109 / IACET.1995.527607 , ISBN 0-7803-2645-8, S2CID 111253679
4. ^ ^{un b} Lightbody, Peter (2017). “Un système efficace de localisation visuelle fiduciaire” (PDF) . Revue d’informatique appliquée SIGAPP . 17 (3) : 28–37. doi : 10.1145/3161534.3161537 . S2CID 23129425 .
5. ^ Tomas, Krajnik (2014). “Un système de localisation multirobot pratique” (PDF) . Journal des systèmes intelligents et robotiques . 76 (3–4): 539–562. doi : 10.1007/s10846-014-0041-x . S2CID 4985852 .
6. ^ Bencina, Ross; Kaltenbrunner, Martin. “La conception et l’évolution des repères pour le système reacTIVision” (PDF) .
7. ^ Bencina, Ross; Kaltenbrunner, Martin; Jordà, Sergi. “Amélioration du suivi topologique fiduciaire dans le système reacTIVision” (PDF) .
8. ^ “reacTIVision : une boîte à outils pour les surfaces multi-touch tangibles” .
9. ^ de Ipina, Diego López; Mendonça, Paulo RS; Trémie, Andy (2002). “TRIP: un système de localisation basé sur la vision à faible coût pour l’informatique omniprésente”. CiteSeerX 10.1.1.20.2455 . {{cite journal}}:Citer le journal nécessite |journal=( aide ) [1]
10. ^ Erickson, BJ; Jack, Jr., CR (1993). “Corrélation de l’émission CT à photon unique avec les données d’image MR à l’aide de marqueurs fiduciaires” . Journal américain de neuroradiologie . 14 (3): 713–720. PMC 8333382 . PMID 8517364 .
11. ^ Galloway, RL Jr. (2015). “Introduction et perspectives historiques sur la chirurgie guidée par l’image”. Dans Golby, AJ (éd.). Neurochirurgie guidée par l’image . Amsterdam : Elsevier. p. 2–4. doi : 10.1016/B978-0-12-800870-6.00001-7 . ISBN 978-0-12-800870-6.
12. ^ Sturm V, Pastyr O, Schlegel W, Scharfenberg H, Zabel HJ, Netzeband G, Schabbert S, Berberich W (1983). “Tomographie par ordinateur stéréotaxique avec un dispositif Riechert-Mundinger modifié comme base pour des investigations neuroradiologiques stéréotaxiques intégrées”. Acta Neurochirurgica . 68 (1–2) : 11–17. doi : 10.1007/BF01406197 . PMID 6344559 . S2CID 38864553 .
13. ^ Mersch, Danielle P.; Crespi, Alessandro; Keller, Laurent (2013). “Le suivi des individus montre que la fidélité spatiale est un régulateur clé de l’organisation sociale des fourmis” . Sciences . 340 (6136): 1090–1093. Bib code : 2013Sci …340.1090M . doi : 10.1126/science.1234316 . PMID 23599264 . S2CID 27748253 .
14. ^ Présentation de la caméra de reconnaissance fiduciaire – YouTube

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