高速攝像是一種把高速運動變化過程的空間信息和時間緊密聯系在一起進行圖像記錄的方法，能將瞬變、高速過程連續記錄下來，并運用圖像分析設備進行定量計算的方法，其*早應用于彈道分析，至今已從**擴展到民用, 從工業到醫學生物, 從宏觀機械運動到微觀機制的研究。  

高速攝像機可以在很短的時間內完成對高速目標的快速、多次采樣，當以常規速度放映時，所記錄目標的變化過程就清晰、緩慢地呈現在我們眼前。高速光電成像技術具有實時目標捕獲、圖像快速記錄、即時回放、圖像直觀清晰等突出優點。  

高速攝像系統工作原理是：高速運動目標受到自然光或人工輔助照明燈光的照射產生反射光，或者運動目標本身發光,這些光的一部分透過高速成像系統的成像物鏡。經物鏡成像后，落在光電成像器件的像感面上，受驅動電路控制的光電器件，會對像感面上的目標像快速響應，即根據像感面上目標像光能量的分布，在各采樣點即像素點產生響應大小的電荷包，完成圖像的光電轉換。帶有圖像信息的各個電荷包被迅速轉移到讀出寄存器中。讀出信號經信號處理后傳輸至電腦中，由電腦對圖像進行讀出顯示和判讀，并將結果輸出。因此，一套完整的高速成像系統由光學成像、光電成像、信號傳輸、控制、圖像存儲與處理等幾部分組成。  

（1）光學成像系統包含成像物鏡。成像物鏡將運動目標進行成像，并保證使目標像落在光電成像器件的成像面上，同時還要保證有足夠大的口徑，以滿足在很短的曝光時間內成像面仍有足夠的光照度，能滿足光電成像器件的響應需要。此外，成像物鏡的分辨率、像差、焦距等參數也必須與光電成像器件相匹配。  

（2）光電成像系統包含光電成像器件及信號處理系統，其中光電成像器件無疑是高速光電成像系統中的關鍵，它很大程度上決定了整個成像系統性能的優劣。光電成像器件主要完成對落在其成像面上的高速運動目標像的多次、快速采樣，而每次采樣過程又包括光生電荷的積累、含有圖像信息的電荷包的轉移和讀出、輸出信號的處理等過程。它*為主要的指標是像元素數和響應時間，因為這決定了圖像的分辨率和拍攝頻率；光電成像器件現多采用高速成像CCD（電荷耦合器件）或CMOS（互補金屬氧化物半導體）傳感器及其與其它光電成像器件的組合來構成適用于特定場合應用的光電成像系統，如在CCD或CMOS像感面前加上像增強器而使其能更好地適應暗光環境。  

（3）信號傳輸系統擔負著長距離、高質量將圖像信號傳送到圖像記錄和顯示系統的任務。按照傳輸方式分為無線傳輸和有線傳輸。  

（4）控制系統完成對鏡頭光圈、焦距、聚焦的控制，若有像增強器，則還必須有對其電壓、增益、快門等進行操作的控制器。對于高速成像系統主要是一些參數設定，如拍攝頻

率、拍攝時間、觸發方式、存儲格式的預置等，對需要輔助照明的系統還需要對照明燈的亮度進行控制。在這個過程中需要實驗人員根據實際情況參與控制系統。  

（5）圖像存儲系統負責完成圖像的快速存儲，現多采用數字化的存儲方式，由計算機直接控制記錄和重放。需要說明的是存儲圖像的數量、質量和大小與存儲芯片的容量成正比，因此在實驗中需要合理使用存儲容量，用有限的存儲來記錄實驗數據。 

（6）圖像處理系統應用軟件完成對圖像質量的改善和判讀。軟件為高速攝像儀器的一部分，也可以使用其它的圖像處理軟件。 （7）其它輔助系統具體由使用場合決定，如：輔助照明系統，抗震防水系統，抗干擾系統等。