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一般家庭用攝像機，多能達到100幀每秒，手機30幀/s，而高速攝像機一般可以每秒1000—10000幀的速度記錄，有些軍方用的高速攝像機甚至可達到1百萬—1千萬幀每秒，但這導致了每張像素不會太高，甚至不會超過一個數碼相機的像素水平。
攝像機種類繁多，其工作的基本原理都是一樣的：把光學圖象信號轉變為電信號，以便于存儲或者傳輸，當我們拍攝一個物體時，此物體上反射的光被攝像機鏡頭收集，使其聚焦在攝像器件的受光面上，再通過攝像器件把光轉變為電能，即得到了視頻信號，光電信號很微弱，需通過預放電路進行放大，再經過各種電路進行處理和調整，得到的標準信號可以送到錄像機等記錄媒介上記錄下來，或通過傳播系統傳播或送到監視器上顯示出來。
高速攝像機鏡頭可以在很短的時間內完成對目標的快速、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，高速攝像機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，高速攝像機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。
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