近年來三維數(shù)字圖像相關法DIC（dial image correlation）以其高、魯棒性、方便性，廣泛應用到眾多學科的材料力學性能測試分析。西安交通大學在“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”基礎上，發(fā)展出四種顯微數(shù)字圖形相關法應變測量分析系統(tǒng)
1. 基于單光路光學顯微鏡的二維應變測量
2. 基于體式顯微鏡的三維應變測量
3. 基于電子顯微鏡的二維應變測量
4. 基于電子顯微鏡的三維應變測量

檢測系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)軟件界面

一、基于單光路光學顯微鏡的二維應變測量
普通光學顯微鏡多為單個光路，特點是價格便宜、放大倍數(shù)大，使用簡單方便，是目前用量的顯微鏡。普通光學顯微鏡應用在應變，只能用于二維應變測量（也稱為片內(nèi)測量），較難用于三維應變測量。

各種光學顯微鏡與 “XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”配合使用，可以快速方便地實現(xiàn)二維應變測量分析


二、基于體視顯微鏡的三維應變測量
基于體視顯微鏡的三維應變測量采用CMO型體視顯微鏡（Common Main Objective ，CMO），配合“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”進行三維應變測量分析。

CMO型體視顯微鏡（Common Main Objective ，CMO）光路

體視顯微鏡（Stereo Light Microscope，SLM）具有兩個光路，分為兩種類型：Greenough型體視顯微鏡 (G-SLM)和CMO型體視顯微鏡(CMO-SLM)。G-SLM結構簡單，加工相對容易，價格也便宜，可批量生產(chǎn)，適用于工業(yè)流水線，但是G-SLM的像面與聚焦面不平行，容易產(chǎn)生徑向的圖像失真，用于高的精密測量略顯不足。CMO-SLM的像面和聚焦面平行，適于實驗室等環(huán)境中，但CMO-SLM價格偏高，加工過程復雜。

Greenough型和CMO型體視光學顯微鏡的結構對比圖

Greenough型和CMO型體視光學顯微鏡的結構對比圖

三、基于電子顯微鏡的二維應變測量

“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”配合各種掃描電子顯微鏡  (Scanning Electron Microscope，SEM) 和原子力電子顯微鏡（atomic force microscopy，AFM），可以快速方便實現(xiàn)二維應變測量。

掃描電子顯微鏡結構

電子顯微鏡二維應變

四、基于電子顯微鏡的三維應變測量

與各種掃描電子顯微鏡  (Scanning Electron Microscope，SEM) 和原子力電子顯微鏡（atomic force microscopy，AFM）配合，也可實現(xiàn)三維應變測量，需要進行多角度測量，利用工業(yè)攝影測量三維重建的原理，配合“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”實現(xiàn)三維應變測量。

五、顯微鏡的三維標定技術
要實現(xiàn)顯微三維測量，先要解決顯微鏡的三維標定技術。   在“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動態(tài)應變測量分析系統(tǒng)”的基礎上，研制了各種顯微鏡的微小視場三維標定方法

各種顯微三維標定

顯微應變測量使用的微小拉力試驗機

隨著科學技術的不斷發(fā)展，微納技術己經(jīng)成為當今科技發(fā)展的前沿科學之一。顯微鏡是顯微視覺系統(tǒng)的標志性設備，顯微鏡技術的發(fā)展推動和加快了顯微視覺系統(tǒng)的發(fā)展及應用，尤其是現(xiàn)代顯微鏡具有率、高分辨率和高清晰度等卓越性能，可以提供高質(zhì)量的圖像，大地了顯微視覺系統(tǒng)的分辨能力。顯微視覺的發(fā)展帶動了相關理論與技術的進步，為了適應和進一步顯微視覺的發(fā)展，圖像分析、圖像處理與測量技術等均在不斷地發(fā)展并涌現(xiàn)了大量新方法。
顯微視覺中的顯微立體視覺能夠實現(xiàn)立體成像功能，近年來越來越受到重視，在微操作、微裝配、微、微測量等領域得到了廣泛的應用。顯微立體視覺系統(tǒng)不同于宏觀立體視覺系統(tǒng)的顯著特點就是在成像過程中加入了放大環(huán)節(jié)，因此，顯微鏡是實現(xiàn)顯微立體視覺系統(tǒng)的組成部分。掃描電子顯微鏡  (Scanning Electron Microscope，SEM) 具有放大倍率高、焦深大、分辨率高等特點，是這一領域應用較多的一種顯微鏡，但其不足之處是操作復雜且設備昂貴。相對于掃描電子顯微鏡，體視顯微鏡 (Stereo Light Microscope，SLM)在這方面的應用相對少些。SLM具有工作空間大、工作距離大、便于微觀對象的操作、非接觸式觀測、對微觀對象傷和實時性好等優(yōu)點，它的應用日益廣泛。

顯微鏡知識

顯微鏡泛指將微小不可見或難見物品之影像放大，而能被肉眼或其他成像儀器觀察之工具。日常用語中之顯微鏡多指光學顯微鏡 。放大倍率和清析度（聚焦）為顯微鏡重要因素。

光學顯微鏡
利用透鏡放大物像送到眼睛或成像儀器，分辨率大約為一微米，可以看到細胞大小的物品。一般來說顯微鏡大都是指光學顯微鏡，光學顯微鏡依設計的不同，又可分為正立顯微鏡、倒立顯微鏡（又稱倒置顯微鏡）和解剖顯微鏡（又稱實體顯微鏡或立體顯微鏡）；又有偏光顯微鏡：又稱為巖石顯微鏡、礦物顯微鏡或金屬顯微鏡，用以觀察巖石、礦物及金屬表面，是利用光的不同性質(zhì)（偏光）而做成的；相位差顯微鏡：觀察變形蟲、草履蟲等透明生物時，所使用的顯微鏡。它的裝置可以將光透過生物體所產(chǎn)生的偏差，改變?yōu)槊靼挡煌?；又結合光學顯微鏡并利用雷射光作為光源，以觀察需求的有共聚焦顯微鏡（又譯作共軛焦顯微鏡）。

電子顯微鏡
不使用光線而利用電子流來照射標本來觀察的顯微鏡。由于電子用肉眼看不出，因此就使電子透過觀察材料，而映在涂有螢光劑的板子上，這種方法稱為穿透式電子顯微鏡。另一種方法是以電流在觀察材料的表面移動，然后使觀察材料所放出的二次電子流映在真空管上，以這種方式觀察的稱為掃描式電子顯微鏡。穿透式電子顯微鏡可放大80，可以看出分子的形象；掃描式電子顯微鏡可用以觀察立體的表面，放大倍率約20。電子顯微鏡分為電子顯微鏡、能量過濾透過式電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等類型。某些電子顯微鏡甚至能看到單一原子。原理：物質(zhì)波理論告訴我們，電子也具有波動性質(zhì)，所以可以用類似光學顯微鏡的原理，做成顯微鏡。不一樣的是，這里將凸透鏡改成磁鐵，由于電子的波長比可見光短，所以他可以比光學顯微鏡“看”到更小的東西，如：。

掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope）
掃描電子顯微鏡，簡稱掃描電鏡（SEM）。是一種利用電子束掃描樣品表面從而獲得樣品信息的電子顯微鏡。它能產(chǎn)生樣品表面的高分辨率圖像，且圖像呈三維，掃描電子顯微鏡能被用來鑒定樣品的表面結構。

原子力顯微鏡（atomic force microscope，簡稱AFM）
AFM用來探測樣本表面與探針交互作用力，推出探針到樣本表面的距離，因此可“看”到非金屬或金屬表面。
利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力，從而檢測的目的，具有原子級的分辨率。由于原子力顯微鏡既可以觀察導體，也可以觀察非導體，從而彌補了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧與斯坦福大學的Calvin Quate于一九八五年所發(fā)明的，其目的是為了使非導體也可以采用類似掃描探針顯微鏡（SPM）的觀測方法。原子力顯微鏡（AFM）與掃描隧道顯微鏡（ STM）的差別在于并非利用電子隧穿效應，而是檢測原子之間的接觸，原子鍵合，范德瓦耳斯力或卡西米爾效應等來呈現(xiàn)樣品的表面特性。
相對于掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優(yōu)點。不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維表面圖。同時，AFM不需要對樣品的任何處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。
和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，AFM的缺點在于成像范圍太小,速度慢，受探頭的影響太大。