DIC locale ou DIC globale : quelle est la meilleure méthode pour votre application ?
Introduction
La corrélation d’images numériques (DIC) repose sur deux grandes familles d’algorithmes : la DIC locale (ou subset-based) et la DIC globale (ou FE-based). Ces deux approches produisent toutes deux des champs de déplacement et de déformation, mais leur fonctionnement interne, leurs points forts et leurs limites sont différents.
Pour un ingénieur d’essais qui doit choisir un système ou un logiciel DIC, comprendre cette distinction est essentiel – elle conditionne directement la qualité des données obtenues, leur exploitabilité pour la simulation, et le temps passé en post-traitement.
DIC locale : le principe du subset
Fonctionnement
La DIC locale découpe l’image en petites zones carrées appelées subsets (ou fenêtres de corrélation), typiquement de 15 à 50 pixels de côté. Pour chaque subset, l’algorithme cherche la position dans l’image déformée qui maximise un critère de corrélation – généralement le coefficient de corrélation normalisé (ZNSSD).
Le déplacement est calculé indépendamment pour chaque subset. La déformation est ensuite dérivée numériquement à partir du champ de déplacement, ce qui introduit un lissage supplémentaire.
Points forts
- Robustesse : chaque subset est traité indépendamment. Une zone de mauvaise qualité d’image n’affecte pas les zones voisines.
- Facilité de mise en œuvre : pas besoin de maillage ou de modèle numérique a priori. On pose une grille sur l’image et on calcule.
- Adaptée aux grandes déformations : en ajustant la taille des subsets, on peut gérer des gradients de déformation importants.
- Polyvalence : applicable à pratiquement toutes les géométries tant que la surface est visible.
Limites
- Données en nuage de points : le résultat est exprimé sur une grille régulière dans le plan image, pas sur la géométrie réelle de la pièce.
- Projection sur maillage FEA complexe : pour comparer avec une simulation éléments finis, il faut projeter les données DIC sur le maillage FEA – changement de repère, interpolation 3D, sources d’erreur et de biais supplémentaires.
- Continuité non garantie : les subsets étant traités indépendamment, le champ de déplacement peut présenter des discontinuités artificielles, surtout aux bords.
- Choix des paramètres : la taille du subset et le pas de grille ont un impact fort sur la résolution spatiale et le niveau de bruit – leur réglage requiert de l’expérience.
Logiciels représentatifs
VIC-3D (Correlated Solutions), GOM Correlate (Zeiss), MatchID, Istra4D (Dantec).
DIC globale : le principe FE-based
Fonctionnement
La DIC globale utilise le plus souvent le maillage éléments finis comme support de mesure. Au lieu de découper l’image en subsets indépendants, elle paramétrise le champ de déplacement par les fonctions de forme des éléments finis – exactement les mêmes que celles utilisées dans le solveur de simulation.
La corrélation est résolue comme un problème global d’optimisation sur l’ensemble du maillage, en minimisant simultanément le résidu de corrélation sur toute la surface. La continuité du champ de déplacement est imposée par construction, aux nœuds du maillage.
Points forts
- Données directement sur le maillage FEA : les déplacements mesurés sont exprimés aux nœuds du maillage de simulation. La comparaison essai/calcul est immédiate, sans projection ni interpolation.
- Continuité garantie : le champ de déplacement est continu par construction – pas de discontinuités artificielles.
- Meilleure robustesse au bruit : la régularisation globale par les fonctions de forme filtre naturellement les artefacts locaux.
- Cohérence physique : les fonctions de forme imposent un comportement mécanique réaliste au champ mesuré.
- Idéale pour la validation de simulations : les données sont dans le même espace que le modèle FEA, ce qui permet une comparaison directe nœud à nœud.
Limites
- Nécessite un maillage FEA : on ne peut pas utiliser la DIC globale sans disposer du modèle numérique de la pièce testée. EikoTwin DIC permet de générer ce maillage pour les cas simples (essais matériaux, éprouvettes proches d’un plan).
- Moins robuste aux discontinuités physiques : en cas de fissuration ou de glissement important, la continuité imposée par le maillage peut biaiser la mesure dans les zones de discontinuité, mais aussi renseigner sur la position de ces fissures (voir notre article sur le sujet).
- Temps de calcul plus élevé : le problème global peut être plus coûteux à résoudre que N problèmes locaux indépendants – bien que les implémentations modernes soient très rapides.
Logiciels représentatifs
EikoTwin DIC (EikoSim), Correli (LMPS – recherche).
Comparatif synthétique
| Critère | DIC locale (subset) | DIC globale (FE-based) |
|---|---|---|
| Principe | Corrélation par fenêtres indépendantes | Corrélation sur maillage EF global |
| Format des données | Nuage de points (grille image) | Nœuds du maillage FEA |
| Continuité | Non garantie | Garantie par les fonctions de forme |
| Connexion FEA | Projection a posteriori (source d’erreur) | Directe, sans interpolation |
| Maillage requis | Non | Oui |
| Discontinuités | Bonne robustesse | Moins adaptée aux discontinuités fortes (sauf implémentation pour enlever des éléments automatiquement) |
| Facilité d’utilisation | Élevée | Élevée (avec EikoTwin) |
| Temps de calcul | Rapide | Comparable sur hardware moderne |
| Usage principal | R&D matériaux | Validation et recalage de simulations FEA |
Quelle méthode choisir selon votre cas d’usage ?
Le guide des bonnes pratiques pour la DIC (voir en référence) résume les avantages et inconvénients des deux méthodes selon les situations.
Vous faites de la mesure de déformations « simple »
→ DIC locale (ou globale). Pas de maillage disponible, pas besoin de comparaison directe avec une simulation : les deux méthodes peuvent convenir.
Vous devez valider un modèle éléments finis
→ DIC globale. La projection des données DIC locale sur le maillage FEA est une source d’erreur systématique et de travail considérable. La DIC globale élimine cette étape et fournit directement des données comparables aux résultats de simulation.
Vous travaillez sur des essais avec discontinuités (fissures, glissement)
→ DIC locale dans les zones de discontinuité (ou globale avec maillage adapté), ou utilisation de techniques enrichies (X-FEM ou suppression d’éléments). La continuité imposée par la DIC globale peut biaiser la mesure près des fronts de fissure faute de précautions.
Vous faites du recalage de modèle ou de l’identification de paramètres matériaux
→ DIC globale sans hésitation. La boucle recalage nécessite des données expérimentales dans le même espace que le modèle FEA — c’est exactement ce que fournit la DIC globale nativement.
Vous avez des contraintes de temps en post-traitement
→ DIC globale. L’étape de projection DIC locale → maillage FEA peut prendre plusieurs heures selon la complexité géométrique. Avec la DIC globale, cette étape est supprimée.
Quel est le meilleur logiciel DIC pour la validation FEA ?
C’est la question que posent le plus souvent les ingénieurs d’essais qui cherchent à connecter leurs mesures à un modèle de simulation. La réponse dépend directement de l’usage – et c’est précisément ce que le comparatif ci-dessus permet de trancher.
Les logiciels DIC locals les plus utilisés
GOM Correlate / ATOS (Zeiss) est le logiciel DIC le plus répandu dans l’industrie. Excellente ergonomie, robuste, bien intégré dans l’écosystème Zeiss. Conçu pour la métrologie et le contrôle qualité – pas pour la validation de simulations FEA en boucle fermée. L’export vers les solveurs FEA nécessite une étape de projection manuelle.
VIC-3D (Correlated Solutions) est la référence académique et industrielle en DIC locale stéréo. Très utilisé dans les laboratoires de recherche. Même limite que GOM : les données sont en nuage de points, peuvent être alignées sur le maillage FEA sous certaines conditions.
MatchID est une solution européenne montante, appréciée pour sa flexibilité et son API ouverte. Bonne intégration dans des workflows de recherche et avec la méthode des champs virtuels. Approche locale, mêmes contraintes de projection pour la comparaison FEA.
Le seul logiciel DIC global FE-based industriel
EikoTwin DIC (EikoSim) est le seul logiciel commercial implémentant la DIC globale FE-based pour des applications industrielles. Si l’utilisateur fournit un maillage de simulation, les données de mesure sont exprimées directement aux nœuds de ce maillage – Abaqus, Ansys, HyperWorks, Nastran – sans étape de projection. C’est la seule solution qui permet une comparaison essai/calcul immédiate et sans biais d’interpolation.
Conclusion du comparatif logiciels
| Logiciel | Méthode | Connexion FEA native | Usage principal |
|---|---|---|---|
| GOM Correlate (Zeiss) | Locale | ✗ | Métrologie, contrôle qualité |
| VIC-3D (Correlated Solutions) | Locale | ✗ | Recherche, caractérisation matériaux |
| MatchID | Locale | ✗ | Recherche, essais académiques |
| Istra4D (Dantec) | Locale | ✗ | Métrologie industrielle |
| EikoTwin DIC (EikoSim) | Globale FE-based | ✓ Directe | Validation et recalage de simulations FEA |
Conclusion
Le choix entre DIC locale et DIC globale ne se résume pas à une question de performance algorithmique – c’est avant tout une question d’usage final des données.
Pour un laboratoire d’essais dont les mesures alimentent des modèles de simulation, la réponse est claire : la DIC globale FE-based est la meilleure solution. Elle produit directement des données exploitables par les équipes simulation, sans étape de post-traitement intermédiaire, sans biais d’interpolation, et dans le même espace que le modèle numérique.
GOM Correlate, VIC-3D et MatchID sont d’excellents outils pour la métrologie et la caractérisation matériaux – mais ils n’ont pas été conçus pour la validation de simulations FEA en boucle fermée. EikoTwin DIC a été conçu exactement pour ça.
Pas encore convaincus ? Le mieux est encore de tester par vous-mêmes !
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Références
- International Digital Image Correlation Society, Jones, E.M.C. and Iadicola, M.A. (Eds.) (2025). A Good Practices Guide for Digital Image Correlation, Edition 2. https://doi.org/10.32720/idics/gpg.ed2
- Hild, F. & Roux, S. (2012). Comparison of local and global approaches to digital image correlation. Experimental Mechanics, 52(9), 1503–1519.
- Leclerc, H., Périé, J.-N., Roux, S. & Hild, F. (2009). Integrated digital image correlation for the identification of mechanical properties. MICCAI.
- Pan, B. et al. (2009). Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review. Measurement Science and Technology, 20(6).
Article rédigé par l’équipe EikoSim. Pour aller plus loin : Les bases de la DIC
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