不哈奧意思，我鴿了，但是沒全鴿。

DIC與PIV到底有什么不同？

在很多實用PIV的文章里面，都有政治正確一樣踩一下DIC[1, 2]，我其實厭倦這種割裂，那么DIC與PIV到底有什么區別，是不是兩個東西呢？

DIC主要思想

以局部DIC（傳統意義上DIC，區別于全局DIC[3]）為例，其主要思想是將計算區域離散成獨立圖像子區，分別搜索圖像子區的位置。變形前后的圖像之間用相關系數公式（表1）進行計算，在搜索區域內，相關系數為峰值的地方就是目標子區的位置，目標子區的定位過程分為整像素搜索和亞像素匹配，這里面實際是優化方法的運用。

為了描述圖像復雜的變形，DIC中采用了形函數，在未變形圖像子區內有式（1.1）關系。圖像子區的變形包含剛體位移、拉伸變形和剪切變形，在變形后目標子區可以用一階形函數表示子區內點的坐標[4]，如式（1.2）。對于更加復雜的變形模式需要高階形函數[5]，式（1.3）是二階形函數。

DIC變形子區示意圖

PIV主要思想

下圖是廣為使用的PIV的原理圖[6]，從原理圖上看，圖像子區沒有用形函數，或者用的是零階形函數。這篇文獻中變形前后的圖像的匹配采用的是傅里葉域互相關計算方法，亞像素定位方法采用的是曲面擬合方法。另外也有采用歸一化互相關的計算圖像子區之間相關性的文獻[7]。

在PIV中，粒子的形狀是不會改變的，但是粒子和粒子之間的位置會變化，因此，在piv中是沒有研究形函數的，甚至將將光斑保持不變作為一個信息載體加入到算法中，因為光斑的光強在空間上服從高斯分布，因此如果兩個粒子的光強高斯分布吻合上了，那么可以認前這是同一個粒子[8]。而現在在多數應用PIV的文獻中，被測對象中粒子是不可能具有高斯分布分，如砂土或土[9]。為了適用連續對象的測量，文獻[6, 10]將一階形函數引入到了piv中，使得DIC與PIV的邊界變得極為模糊。

Piv原理圖

總結

很多對兩種算法了解不多的人基于測量結果區分DIC與PIV，這其實是一個誤區，DIC和PIV都能得到每個網格點在每一幀圖像中的位置，從而都可以畫出云圖或者矢量圖。時間在PIV中是需要要關注的量，這里的時間一般是通過照片的拍攝時間確定的，不是區分DIC與PIV的因素。

在變形前后相關系數的計算上面，DIC可以采用互相關、平方差和互相關、圖像傅里葉域互相關計算方法，PIV采用較多的是傅里葉域互相關，但是PIV中也有用表1中互相關系數計算方法的，DIC也有在傅里葉域計算互相關系數的，因此這一點不能區分DIC和PIV。

也有人認為DIC不能做大變形，而PIV可以。PIV能夠分析大變形是因為他默認采用的是叫增量分析的計算方法，即前后兩幀圖像進行計算，而DIC默認是全量計算，但是DIC是完全可以進行增量計算的，只是在計算過程中參考圖像子區一直保持更新。

DIC在認識里面，確實是為了連續測量對象的變形場，甚至早期DIC將計算區域離散成單個圖像子區做法導致得到的位移場連續但是不可導，還有人提出了基于有限元思想的DIC—全局DIC[3]，這是接近連續材料的真實變形行為，而恰恰是較早期的局部DIC，能夠容納PIV，這也是為什么在巖土學科中以砂土為試驗材料時候，即可見DIC，也有用PIV。在PIV里面，對算法本身的研究也與DIC非常接近了，如文獻[11]。

在文獻[12] 第二頁有如下描述“it is worth noting that particle image velocity (PIV), which has been widely used in experimental fluidmechanics for tracking the velocities of particles seeded in fluids, is very similar to DIC in principle and implementation algorithm”，因此，在很早期，學術界已經有認識，即將DIC于PIV區別開來的意義不是非常大。

而在文獻[13, 14]中，有類似的表述“Particle image velocimetry (PIV), also known as digital image correlation (DIC)”，已經完全不區分DIC和PIV，只是不同領域間交流太少，各自發展，故成今天之局面。

早期PIV將光源作為測量系統的一部分，比如用激光照射粒子，使粒子顯現，這確實與DIC不同，但在現在多數場合，外加光源作為非必要選項時候，將采用零階形函數和增量計算的局部DIC拿過去替代PIV算法是沒毛病的。

總結來看，個人不建議強行割裂DIC與PIV，他們本質是一樣的。

以上只是本人學術觀點，世人可有自己的認識。

參考文獻

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[12]       Pan B, Qian K, Xie H, et al. Two-Dimensional Digital Image Correlation for in-Plane Displacement and Strain Measurement: A Review. Measurement Science and Technology, 2009, 20(6)

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[14]       Motamedinia H, Hataf N, Habibagahi G. A Study on Failure Surface of Helical Anchors in Sand by Piv/Dic Technique. International Journal of Civil Engineering, 2018, 17(12): 1813-1827