Digital Image Correlation（DIC）是目前最強大的非接觸式全場變形量測技術。結合高速攝影機，DIC 能在毫秒甚至微秒時間尺度下量測材料的全場應變分布，取代傳統應變計的局部量測限制。
什麼是 DIC 數位影像相關法？
DIC（Digital Image Correlation）是一種基於圖像分析的光學量測技術。原理是在試件表面噴塗隨機散斑（Speckle Pattern），透過追蹤散斑在變形前後的位移，計算出整個視野內的位移場和應變場。
相較於傳統應變計（Strain Gauge），DIC 的優勢：
- 全場量測：一次拍攝同時取得數千個量測點的應變數據，應變計只能量測單點
- 非接觸：不需要黏貼感測器，不影響試件的力學行為
- 適用高溫/腐蝕環境：試件本身不需要接線，可在高溫爐或腐蝕液中進行
- 可見失效位置：應變場的局部集中直接顯示裂縫起始位置
高速攝影機 + DIC 的六大應用場景
衝擊材料測試
Charpy 衝擊、Hopkinson Bar 測試中的動態應變場量測，應變率 10²–10⁴ s⁻¹，需要 5,000–100,000 fps。
汽車碰撞分析
車體結構在碰撞中的全場位移與應變分布，識別能量吸收區域與應力集中點，1,000–5,000 fps。
電子構件熱循環
BGA 焊點、IC 封裝在熱循環中的熱應變，可在 200°C 以上高溫環境量測，100–500 fps。
複合材料失效
碳纖維複合材料的分層、基體裂縫擴展的應變場演化，1,000–10,000 fps。
金屬成形工程
沖壓、深拉伸製程的成形極限圖（FLD）量測，追蹤局部頸縮起始點，500–5,000 fps。
生物力學研究
骨骼、軟組織在載荷下的應變分布，100–1,000 fps，用於醫療器材設計驗證。
DIC 散斑製作技術指南
DIC 的量測品質很大程度取決於散斑品質。散斑需要隨機分布、高對比度，且不能在測試過程中脫落或反光。
| 散斑製作方法 | 散斑尺寸 | 適用場合 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 噴漆（最常用） | 0.1–2 mm | 一般室溫測試 | 底色白漆+黑色噴點，距離30cm噴 |
| 高溫塗料 | 0.1–1 mm | 高溫測試（300°C+） | 陶瓷基底塗料，耐高溫 |
| 雷射散斑印刷 | 0.01–0.1 mm | 微小試件、MEMS | 需要特殊設備，散斑均勻性最佳 |
| 自然紋理 | 材料本身 | 木材、布料、岩石 | 無需製作，但相關性較差 |
散斑品質評估：理想散斑應使每個相關子區（Subset，通常 15–30 pixels）內包含 3–5 個散斑點。東茂工程師借機服務時會協助評估散斑品質，確保 DIC 分析精度。
2D DIC vs 3D DIC（立體 DIC）比較
| 比較項目 | 2D DIC（單台相機） | 3D DIC（雙目立體） |
|---|---|---|
| 相機數量 | 1 台 | 2 台（需同步） |
| 量測範圍 | 平面內位移（U, V） | 全三維位移（U, V, W） |
| 面外位移影響 | 產生假應變誤差 | 自動補償，精度高 |
| 適用試件 | 平板、薄板（面外位移小） | 曲面、大變形試件 |
| 設備成本 | 低（單台高速攝影機） | 高（需 2 台同型高速相機） |
主流 DIC 分析軟體
GOM Correlate（免費）
德國 ZEISS 旗下，業界標準，免費版功能已相當完整。支援 2D/3D DIC，台灣學術界最廣泛使用。
VIC-2D / VIC-3D
美國 Correlated Solutions，材料測試界最廣泛使用。與多數高速攝影機格式相容，商業授權。
MatchID（比利時）
學術研究導向，演算法透明，適合需要自定義分析流程的研究者。有 30 天試用版。
Ncorr（開源 MATLAB）
MATLAB 開源 DIC 工具，適合有程式能力的研究者自行修改演算法。免費且透明。
台灣 DIC 研究主要應用機構
- 成功大學材料系：金屬材料動態失效、疲勞裂縫擴展
- 清華大學材料系：複合材料失效、奈米材料力學
- 台灣大學機械系：結構動態測試、汽車碰撞分析
- 工研院材料所：工業材料應用研究、DIC + 萬能試驗機整合
- 台灣電子封裝業：BGA 焊點熱應變、IC 封裝可靠性測試
東茂科技代理的 AOS PROMON、DITECT HAS、SSZN SH6 系列均可與上述 DIC 軟體直接整合，輸出 TIFF 序列格式進行分析。
DIC 分析需要多高的相機解析度？
一般建議每個相關子區（Subset）內有 3–5 個散斑點，散斑大小約 3–5 pixels。以 100mm × 100mm 試件、2mm 散斑為例，需要至少 500×500 pixels。建議在滿足幀率需求的前提下盡量選高解析度模式。
高速攝影機的每幀曝光時間對 DIC 有影響嗎？
有影響。曝光時間太長會造成運動模糊，降低散斑對比度，導致 DIC 失相關。一般建議試件在一個曝光時間內的位移不超過 0.5 pixels。以 10 m/s 位移速度、1 µm/pixel 解析度為例，曝光時間應短於 50 µs。
DIC 量測的精度能達到多少？
2D DIC 的典型量測精度為 0.01–0.1 pixels（位移），對應應變精度約 50–200 µε。在良好散斑品質與適當曝光條件下，動態 DIC 的精度接近靜態 DIC。
東茂借機的高速攝影機能配合 DIC 軟體使用嗎？
可以。AOS PROMON、DITECT HAS、SSZN SH6 系列均可輸出標準 TIFF 序列或 AVI 格式，與 GOM Correlate、VIC-2D 等主流 DIC 軟體完全相容。東茂工程師可協助設定最適合 DIC 分析的拍攝參數。
作者：陳聖鑫 Alex Chen
東茂儀器科技有限公司｜業務窗口
10 年高速攝影機產業經驗，代理 AOS Technologies（瑞士）、SinceVision SSZN（中國）、DITECT（日本）、Mega Speed（加拿大）四大品牌，服務台灣半導體、汽車測試、學術研究客戶。