基準マーカー

高解像度光学顕微鏡では、基準点を使用して視野を能動的に安定化できます。0.1  nm よりも優れた安定化が実現可能です。^{[ 1 ]}

物理学、3Dコンピュータグラフィックス、写真において、基準点とは参照点のことです。シーン内の固定された点や線であり、他の物体を関連付けたり、物体を測定するための基準点となります。

レゾープレートを装着したカメラは、これらの基準マーク（レゾー十字とも呼ばれる）を生成し、NASAで一般的に使用されている。このようなマークは、光学式マーク認識で使用されるタイミングマークと密接に関連している。

航空地球物理探査では、探査飛行中に様々な地球物理機器の測定値を示すための連続した基準番号として「基準点（fiducial）」という用語も使用されます。この用語の用法は、航空地球物理探査の初期に地球物理探査ラインの位置を特定するために使用されていた航空写真のフレーム番号に由来しています。この位置特定方法はその後GPSに取って代わられましたが、「基準点」という用語は飛行中に測定されたデータの時間基準として引き続き使用されています。

拡張現実のアプリケーションでは、フィデューシャルは、現実世界のビューとそれを拡張する合成画像との統合に関するいくつかの問題を解決するのに役立ちます。^{[ 2 ]}パターンとサイズが既知のフィデューシャルは、位置、向き、スケールの現実世界のアンカーとして機能します。シーンまたはシーン内のオブジェクトの識別を確立できます。たとえば、拡張現実ポップアップブックの1ページに印刷されたフィデューシャルは、システムが拡張コンテンツを選択できるようにページを識別します。また、拡張コンテンツの座標を開いた本の3次元の位置、向き、スケールに固定する役割も果たし、現実の画像と合成画像の安定した正確な融合を作成するのに役立ちます。

もう少し複雑な例としては、拡張現実ボードゲームの個々の駒にそれぞれ取り付けられた複数の基準点が挙げられる。

画像にマーカーが表示されることで、画像のスケール調整の基準点として機能したり、画像と実物、あるいは複数の独立した画像を関連付けたりすることが可能になります。対象物内の既知の位置に基準マーカーを配置することで、画像と対象物におけるマーカーの位置を比較し、生成された画像の相対的なスケールを決定できます。写真測量などの用途では、測量カメラの基準マークを「コリメーション」と呼ばれるプロセスで主点を定義するように設定できます。これは、コリメーションという用語の一般的な理解とは異なる、創造的な使い方と言えるでしょう。

一部のバーコードリーダーは、既知のサイズのバーコードのバーコードリーダーに対する移動、向き、垂直方向の深さを推定できます。^{[ 3 ]}

一部の基準マーカーセットは、6D位置推定（3D位置と3D方向）の高速かつ低遅延検出と、数百個の固有の基準マーカーの識別を可能にするように特別に設計されています。^{[ 4 ]} 例えば、ArUcoマーカー^{[ 5 ]} 、 WhyConマーカー^{[ 6 ]}、WhyCodeマーカー^{[ 4 ]} 、 「アメーバ」reacTIVision基準マーカー、d-touch基準マーカー^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}、またはTRIP円形バーコードタグ（リングコード）^{[ 10 ]などがあります。}

基準マーカーは、幅広い医療画像アプリケーションで使用されています。2つの異なる画像システムで撮影された同一被験者の画像は、両方のシステムで撮影された領域に基準マーカーを配置することで相関させることができます。この場合、両方の画像モダリティで撮影された画像で視認できるマーカーを使用する必要があります。この方法により、SPECTまたは陽電子放出断層撮影からの機能情報を、磁気共鳴画像法（MRI）によって提供される解剖学的情報と関連付けることができます。^{[ 11 ]}

同様に、MRI 中に確立された基準点は、脳磁図によって生成された脳画像と相関させて、脳活動の発生源を特定することができます。このような基準点またはマーカーは、N ローカライザー^{[ 12 ]}や Sturm-Pastyr ローカライザー^{[ 13 ]}などの装置を使用して、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴、陽電子放出断層撮影などの断層画像に作成されることがよくあります。

心電図（ECG）において、基準点とは、等電位線（PQ接合部）やPQRSTなどの個々の波形の開始点など、ECG波形上のランドマークのことである。

標識された分子がより大きなポリマーに組み込まれる過程を追跡するプロセスでは、このようなマーカーを用いて、ポリマーの成長・収縮のダイナミクスやその動きを追跡することができる。一般的に使用される基準マーカーは、蛍光標識された生体高分子モノマーである。これらのマーカーに何が起こるかを測定・定量化する手法は、スペックルイメージングなどの物理学や計算画像処理の手法から応用されている。

自動行動追跡システムは、社会性昆虫のコロニーの組織や個々のコロニーメンバーの行動を研究するために使用されています。これらのシステムは、基準マーカーとマシンビジョンを組み合わせて、コロニーメンバーの位置と向きを毎秒複数回出力し、他の知見の中でも特に、アリCamponotus fellahの社会ネットワーク構造を明らかにしました。^{[ 14 ]}

放射線治療および放射線外科システムでは、基準点とは腫瘍内のランドマークであり、治療の正確な標的を特定するために用いられます。神経ナビゲーションでは、「基準空間座標系」が脳神経外科手術における参照点として使用され、頭部内または体内の他の部位における特定の構造物の位置を記述します。このような基準点またはランドマークは、磁気共鳴画像（MRI）やコンピュータ断層撮影（CT）画像において、 Nローカライザーまたはシュトゥルム・パスティールローカライザーを用いて作成されることがよくあります。

プリント基板（PCB）製造において、フィデューシャルマーク（回路パターン認識マークとも呼ばれる）は、SMT実装装置が基板上の部品を正確に位置決めして配置できるようにするものです。これらの装置は、共通の測定可能なポイントを提供することで回路パターンの位置を特定します。通常、基板の円形領域をソルダーマスクコーティングなしで残すことで作られます。この領域の内側には、下の銅メッキを露出させた円形の領域があります。この中央の金属ディスクは、はんだコーティング、金メッキ、またはその他の処理を施すことができますが、電流が流れる接点でない場合は、裸の銅が最も一般的です。あるいは、透明なソルダーマスクラッカーを使用してフィデューシャルを覆うことも可能です。丸め誤差を最小限に抑えるために、部品の配置に使用したグリッド（またはその倍数）にフィデューシャルを配置するのが良い方法でしたが、高密度基板では必ずしも可能ではなく、最新の高精度マシンではもはや必須ではありません。

ほとんどの実装機は、レールコンベアによって基板を供給され、実装エリアで基板がクランプされます。各基板のクランプ状態はわずかに異なり、そのばらつき（通常はわずか数ミリメートル）は、適切なキャリブレーションを行わないと基板を破損させるのに十分です。そのため、一般的なプリント基板には、実装ロボットが基板の向きを正確に判断できるように、複数の基準点が設けられています。機械のメモリに保存されている基板設計図に対する基準点の位置を測定することで、機械は部品を設計図に対してどれだけ移動させる必要があるか（オフセットと呼ばれる）を確実に計算し、正確な実装を実現します。

3 つの基準点を使用することで、機械は X 軸と Y 軸の両方で PCB のオフセットを判定できるだけでなく、クランプ中に基板が回転したかどうかも判定できるため、配置する部品を回転させて位置合わせすることができます。基準点は、SMT ラインで回路基板を製造する際に使用されるガーバー ファイルの重要な構成要素です。このような基準点は、グローバル基準点とも呼ばれます。グローバル基準点は、ステンシル印刷と併用して使用されます。基準点がないと、プリンタははんだペーストをパッドと正確に位置合わせして印刷できません。ボール グリッド アレイパッケージなど、非常に高い配置精度が要求される部品には、ターゲットをさらに微調整するために、基板のパッケージ配置領域の近くに追加のローカル基準点が設けられる場合があります。ただし、ローカル基準点はステンシル印刷プロセスでは使用できません。

逆に、低価格・低精度の基板では、基準マークが2つしかない場合や、ほとんどの回路基板に適用されるスクリーン印刷工程の一部として基準マークが付けられている場合があります。ごく低価格の基板の中には、メッキされた取り付けネジ穴を基準マークとして使用するものもありますが、精度は非常に低くなります。

試作や小ロット生産の場合、基準点カメラを使用することで基板製造プロセスを大幅に改善できます。カメラは基準点マーカーを自動的に検出することで、基板の位置合わせを自動化します。これにより、表裏両面および多層基板のアプリケーションに役立ち、固定ピンが不要になります。^{[ 15 ]}

建設ロボットの使用においては、ロボットマニピュレータによるプレハブ建築部品の空間追跡と自動組み立てを管理するために、視覚的な基準マーカーが利用されます。構造化されていない建設環境では、空気中の粉塵、変化する周囲照明、カメラの視線遮蔽の可能性など、特有の運用上の課題があるため、標準的な視覚的基準マーカーだけに頼ると、ターゲットの失敗につながる可能性があります。これらの変数の下で追跡の安全性を確立するために、センサシステムは高密度の3D点群入力からのデータを局所的な視覚的基準追跡アレイと融合し、ロボット組み立て作業中の信頼性の高い空間構成と部品の位置合わせを容易にすることができます。^{[ 16 ]}

カラー印刷では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（ CMYK ）の印刷版の端に、フィデューシャル（「レジストレーションブラック」とも呼ばれる）が使用され、版同士を正確に位置合わせできるようにします。