💡 DIC 數位影像相關法（Digital Image Correlation）是什麼？
DIC 是一種非接觸式全場應變量測技術，透過追蹤材料表面散斑圖案的位移，計算出全場應變場與位移場。結合高速攝影機可分析衝擊、疲勞、斷裂等動態過程中的材料形變行為，是材料力學、航太、汽車結構測試的核心技術。
DIC 基本原理：散斑、互相關、應變三步驟
DIC 的量測流程可以拆成三個步驟。第一步是散斑製作：在試件表面噴上隨機分布的黑白斑點圖案，這些斑點就是後續追蹤的「特徵」。第二步是互相關運算：軟體把變形前的影像切成一格格的子區域（subset），在變形後的影像中用互相關演算法找出每個子區域移動到哪裡，得到全場位移向量。第三步是應變計算：對位移場做微分，算出應變場，直接以彩色雲圖呈現整個表面的應變分布。
這套方法有三個傳統量測做不到的優勢：完全非接觸，不會干擾試件本身的力學行為；量測結果是全場的，一次拍攝就能看到數萬個量測點，應變集中、裂紋起始位置一目瞭然；而且只要相機幀率跟得上，動態高速事件一樣量得到——這正是高速攝影機介入的地方。
動態 DIC 為什麼需要高速攝影機？
很多客戶第一次接觸 DIC 時會問：一般工業相機不行嗎？答案是看應變率。準靜態拉伸試驗的應變率大約在 10⁻³ s⁻¹，整個試驗跑幾分鐘，用 1-10 fps 的工業相機拍就綽綽有餘。
但落錘試驗、三點彎曲衝擊，整個事件從接觸到破壞往往只有幾毫秒；Hopkinson bar（霍普金森桿）的應力波通過試件更是微秒等級。這種時間尺度下，工業相機只能拍到「撞之前」和「碎掉之後」，中間的應變演化全部漏掉。要看清楚裂紋怎麼起始、應變集中怎麼發展，就必須用每秒數千到數萬張的高速攝影機，把微秒到毫秒級的形變過程逐格記錄下來，再交給 DIC 軟體逐幀計算。
換句話說，高速攝影機決定了動態 DIC 的「時間解析度」，相機幀率不夠，後面演算法再強都救不回來。
不同測試類型的 fps 需求對照
| 測試類型 | 應變率 | 建議 fps | 東茂建議機型 |
|---|---|---|---|
| 準靜態拉伸 | 10⁻³ s⁻¹ | 1-10 fps | 工業相機（非高速） |
| 落錘衝擊 / 三點彎曲 | 10¹-10² s⁻¹ | 1,000-10,000 fps | AOS L-PRI（3,530 fps @ 全解析度） |
| Hopkinson Bar | 10³ s⁻¹ | 10,000-100,000 fps | DITECT HAS-EX（40,000 fps @ 全解析度）、HAS-D71（8,000 fps @ VGA） |
| 爆炸 / 彈道 | 10⁴ s⁻¹ | 100,000 fps+ | DITECT HAS 特高速型，需專案評估 |
東茂推薦的 DIC 用高速攝影機
做 DIC 的相機除了幀率，還要看感光度與影像品質——散斑對比不夠，互相關運算會直接失敗。我們依測試等級推薦三台：
AOS L-PRI：全解析度可達 3,530 fps，搭載高靈敏度感光元件，同樣的打光條件下能用更短的曝光時間拍出足夠亮度的散斑影像。視野需求大（例如整根梁、整片板材）的 DIC 案子，L-PRI 是我們最常出的機型。
DITECT HAS-EX：最高 40,000 fps 仍維持全解析度，這點在高速相機裡相當少見——多數相機拉高幀率就得犧牲解析度，而 DIC 的空間解析度直接決定應變量測精度。Hopkinson bar 實驗要同時顧幀率與畫素，HAS-EX 是首選。
DITECT HAS-D71：8,000 fps @ VGA，機身輕便、架設快，落錘試驗這類需要在試驗機旁彈性架機的場合很常用，預算也相對親民。
台灣的 DIC 應用場景
學術端，成大材料、台大機械、成大航太都有落錘與 Hopkinson bar 實驗室，動態 DIC 已經是複合材料衝擊、金屬高應變率行為研究的標準手段，相關論文對高速影像的幀率與散斑品質要求也越來越明確。
工業端的應用更廣：航太結構件的衝擊驗證、汽車 A 柱碰撞測試的變形量測、PCB 在熱循環下的疲勞應變分析，還有近年很熱門的鋰電池充放電膨脹監測——電池外殼的形變是全場、微小又不能貼片的，正好是 DIC 的主場。
DIC vs 傳統應變規：該怎麼選？
| 比較項目 | DIC | 傳統應變規（Strain Gauge） |
|---|---|---|
| 量測點數 | 全場（數萬點同時） | 單點 |
| 接觸方式 | 非接觸 | 需黏貼於試件 |
| 對試件影響 | 無 | 局部剛性改變 |
| 動態響應 | 搭配高速相機可達 μs 級 | 取決於放大器頻寬（通常 ≤100kHz） |
| 可用環境 | 高溫、腐蝕環境（非接觸） | 受黏著劑限制 |
實務上兩者常常是互補的：應變規負責高頻連續紀錄與驗證，DIC 負責看全場分布、找應變集中位置。真正取捨的關鍵，通常在於試件能不能貼片、以及你需不需要「整個表面」的資訊。
DIC 常見問題 FAQ
DIC 散斑要怎麼製作？
最常見的做法是先噴白色底漆，再用黑色噴漆製造隨機斑點，斑點大小建議落在影像上 3-5 個像素左右，且分布要隨機、對比要夠。動態高速測試還要特別注意漆料附著力——衝擊瞬間散斑剝落，該區域的資料就沒了。小試件也可以用轉印貼紙或雷射刻紋。
DIC 一定要搭配高速攝影機嗎？
不一定。準靜態拉伸、潛變這類慢速試驗，用工業相機以 1-10 fps 拍攝就足夠。只有落錘、Hopkinson bar、碰撞、爆炸這類毫秒到微秒級的動態事件，才需要高速攝影機提供足夠的時間解析度。
AOS L-PRI 的 DIC 適用性如何？
L-PRI 全解析度 3,530 fps，配上高靈敏度感光元件，在落錘、三點彎曲這個等級的動態測試相當合適。高感光度代表可以用較短曝光避免動態模糊，又不必把打光堆到會烤熱試件的程度，這對散斑影像品質幫助很大。詳細規格可參考 AOS L-PRI 產品頁。
台灣哪裡可以借測 DIC 用的高速攝影機？
東茂儀器提供 AOS 與 DITECT 高速攝影機的到府 demo 與借測服務，可以直接帶機器到您的實驗室，用實際試件拍給您看，確認幀率、視野、打光都符合需求再談採購。歡迎來電討論測試條件。電話 04-8862-1099。
3D DIC 需要幾台相機？
3D DIC（Stereo DIC）需要兩台相機以固定夾角同步拍攝，才能重建出平面外位移。動態 3D DIC 的關鍵是兩台高速相機必須做到硬體級同步觸發，幀與幀之間不能有時間差，因此通常採用兩台同型號、支援外部同步訊號的機型，例如兩台 HAS-EX 的組合。
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✉️ Email：alex@dongmao.com.tw
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。