Marcador fiducial

Un marcador fiducial o fiducial es un objeto colocado en el campo de visión de una imagen para usarse como punto de referencia o medida. Puede ser algo colocado dentro o sobre el objeto que se está fotografiando, o una marca o conjunto de marcas en el retículo de un instrumento óptico.

En la microscopía óptica de alta resolución, se pueden utilizar marcadores fiduciales para estabilizar activamente el campo de visión. Es posible lograr una estabilización mejor que 0,1 nm.

En física, gráficos de computadora en 3D y fotografía, los fiduciales son puntos de referencia: puntos fijos o líneas dentro de una escena con los que se pueden relacionar otros objetos o con los que se pueden medir los objetos. Las cámaras equipadas con placas de Réseau producen estas marcas de referencia (también llamadas cruces de Réseau) y la NASA las utiliza habitualmente. Estas marcas están estrechamente relacionadas con las marcas de sincronización que se utilizan en el reconocimiento óptico de marcas.

Los estudios geofísicos aéreos también utilizan el término "fiducial" como número de referencia secuencial en la medición de varios instrumentos geofísicos durante un vuelo de estudio. Esta aplicación del término evolucionó a partir de los números de fotogramas de fotografías aéreas que se usaban originalmente para ubicar líneas de estudio geofísico en los primeros días de los estudios geofísicos aéreos. Este método de posicionamiento ha sido reemplazado desde entonces por el GPS, pero el término "fiducial" continúa utilizándose como referencia temporal para los datos medidos durante los vuelos.

En las 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 amplían. Los fiduciales de patrón y tamaño conocidos pueden servir como puntos de referencia del mundo real para la ubicación, la orientación y la escala. Pueden establecer la identidad de la escena o de los objetos dentro de la escena. Por ejemplo, un fiducial impreso en una página de un libro desplegable de realidad aumentada identificaría la página para permitir que el sistema seleccione el contenido de aumento. También serviría para vincular las coordenadas del contenido aumentado a la ubicación, la orientación y la escala tridimensionales del libro abierto, lo que ayudaría a crear una fusión estable y precisa de imágenes reales y sintéticas.

Un ejemplo un poco más complejo sería el de múltiples fiduciales, cada uno unido a una pieza individual en un juego de mesa de realidad aumentada.

La aparición de marcadores en imágenes puede actuar como referencia para la escala de la imagen, o puede permitir que la imagen y el objeto físico, o múltiples imágenes independientes, se correlacionen. Al colocar marcadores fiduciales 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 de modo que definan el punto principal, en un proceso llamado "colimación". Este sería un uso creativo de cómo se entiende convencionalmente el término colimación.

Algunos lectores de códigos de barras pueden estimar la traslación, la orientación y la profundidad vertical de un código de barras de tamaño conocido en relación con el lector de códigos de barras.

Algunos conjuntos de marcadores fiduciales están diseñados específicamente para permitir la detección rápida y de baja latencia de la estimación de la posición 6D (ubicación 3D y orientación 3D) y la identidad de cientos de marcadores fiduciales únicos. Por ejemplo, los marcadores ArUco, el marcador WhyCon, los marcadores WhyCode, los marcadores fiduciales reacTIVision "amoeba", los marcadores fiduciales d-touch o las etiquetas de código de barras circulares TRIP (ringcodes).

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 se pueden correlacionar colocando un marcador fiducial en el área obtenida por ambos sistemas. En este caso, se debe utilizar un marcador que sea visible en las imágenes producidas por ambas modalidades de imágenes. 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).

De manera similar, los puntos de referencia establecidos durante la resonancia magnética pueden correlacionarse con imágenes cerebrales generadas por magnetoencefalografía para localizar la fuente de la actividad cerebral. Dichos puntos de referencia o marcadores se crean a menudo en imágenes tomográficas, como la tomografía computarizada, la resonancia magnética y la tomografía por emisión de positrones, utilizando dispositivos como el localizador N y el localizador Sturm-Pastyr.

En electrocardiografía (ECG), los puntos fiduciales son puntos de referencia en el complejo del ECG, como la línea isoeléctrica (unión PQ) y el inicio de ondas individuales, como PQRST.

En los procesos que implican el seguimiento de una molécula marcada a medida que se incorpora a un polímero más grande, estos marcadores se pueden utilizar para seguir la dinámica de crecimiento/contracción del polímero, así como su movimiento. Los marcadores fiduciales de uso común son monómeros de biopolímeros marcados con fluorescencia. La tarea de medir y cuantificar lo que les sucede se toma prestada de métodos de la física y de imágenes computacionales como la obtención de imágenes moteadas.

Los sistemas de seguimiento automático del comportamiento se utilizan para estudiar la organización de 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 han revelado, entre otros conocimientos, la estructura de la red social de la hormiga Camponotus fellah.

En los sistemas de radioterapia y radiocirugía, los puntos fiduciales son puntos de referencia en el tumor que facilitan la localización de 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 otras partes del cuerpo. Dichos puntos fiduciales 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.

En la fabricación de placas de circuito impreso (PCB), las marcas fiduciales, también conocidas como marcas de reconocimiento de patrones de circuitos, permiten que los equipos de colocación SMT localicen y coloquen las piezas en las placas con precisión. Estos dispositivos localizan el patrón del circuito proporcionando puntos medibles comunes. Por lo general, se realizan dejando un área circular de la placa sin revestimiento de máscara de soldadura. Dentro de esta área hay un círculo que expone el revestimiento de cobre que se encuentra debajo. Este disco metálico central puede estar revestido de soldadura, chapado en oro o tratado de otra manera, aunque el cobre desnudo es el más común, si no es un contacto que transporta corriente. Alternativamente, es posible utilizar laca de máscara de soldadura transparente para cubrir las marcas fiduciales. Para minimizar los errores de redondeo, era una buena práctica colocar las marcas fiduciales en la misma cuadrícula (o un múltiplo de ella) que se utilizó para colocar las piezas; sin embargo, esto no siempre es posible en placas de alta densidad ni es un requisito en la actualidad con las máquinas modernas de alta precisión.

La mayoría de las máquinas de colocación se alimentan con placas para su montaje mediante un transportador de rieles, y la placa se sujeta en el área de montaje de la máquina. Cada placa se sujeta de forma ligeramente diferente a las demás, y la variación (que generalmente será de solo décimas de milímetro) es suficiente para arruinar una placa sin una calibración adecuada. En consecuencia, una PCB típica tendrá múltiples puntos de referencia para permitir que los robots de colocación determinen con precisión la orientación de la placa. Al medir la ubicación de los puntos de referencia en relación con el plano de la placa almacenado en la memoria de la máquina, la máquina puede calcular de manera confiable el grado en el que las piezas deben moverse en relación con el plano, llamado desplazamiento, para garantizar una colocación precisa.

El uso de tres puntos de referencia permite a la máquina determinar el desplazamiento de la PCB tanto en los ejes X como Y, así como determinar si la placa ha girado durante la sujeción, lo que permite a la máquina girar las piezas que se van a colocar para que coincidan. Estos puntos de referencia también se denominan puntos de referencia globales. Los puntos de referencia globales también se utilizan junto con la impresión con esténcil. Sin ellos, la impresora no imprimiría la pasta de soldadura en una alineación exacta con las almohadillas. Las piezas que requieren un grado muy alto de precisión de colocación, como los paquetes de matriz de rejilla de bolas, pueden tener puntos de referencia locales adicionales cerca del área de colocación del paquete de la placa para ajustar aún más la orientación. Sin embargo, los puntos de referencia locales no se pueden utilizar en el proceso de impresión con esténcil.

Por el contrario, las placas de gama baja y baja precisión pueden tener solo dos marcas de referencia o utilizar marcas de referencia aplicadas como parte del proceso de serigrafía que se aplica a la mayoría de las placas de circuitos. Algunas placas de gama muy baja pueden utilizar los orificios de los tornillos de montaje enchapados como marcas de referencia, aunque esto produce una precisión muy baja.

Para la creación de prototipos y la producción en lotes pequeños, el uso de una cámara de referencia puede mejorar enormemente el proceso de fabricación de la placa. Al ubicar automáticamente los marcadores de referencia, 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 pasadores de fijación.

En la impresión a color, los marcadores fiduciales, también llamados "negro de registro", se utilizan en el borde de las placas de impresión cian, magenta, amarillo y negro (CMYK) para que puedan alinearse correctamente entre sí.

"Banana for scale" hace referencia a un meme de Internet que implica el uso de un plátano como marcador de referencia. El meme comenzó en agosto de 2010, cuando un hombre publicó en Facebook una foto de una caja fuerte con un plátano al lado. A partir de ahí, el meme se difundió principalmente a través de Reddit; The Daily Dot comentó que "[el meme] se había convertido en un juego hilarante en el que los redditors intentaban superarse entre sí. Es una tendencia similar al planking".

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