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高速摄像机通过在很短的时间内完成对高速运动目标的快速、连续采样，再以常规速度放映时，所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在眼前，高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射时会产生反射光，或者运动目标本身发光，这些光的一部分透过高速摄像机镜头，聚焦在相机内部图像传感器上，受驱动电路控制的传感器会对光信号进行快速响应，完成图像的光电转换，图像信息经处理后传输至电脑，再由电脑对图像进行读出显示。
高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射产生反射光，或者运动目标本身发光，这些光的一部分透过高速成像系统的成像物镜，经物镜成像后，落在光电成像器件的像感面上，受驱动电路控制的光电器件，会对像感面上的目标像快速响应，即根据像感面上目标像光能量的分布，在各采样点即像素点产生响应大小的电荷包，完成图像的光电转换，带有图像信息的各个电荷包被迅速转移到读出寄存器中，读出信号经信号处理后传输至电脑中，由电脑对图像进行读出显示和判读，并将结果输出，因此，一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储与处理等几部分组成。
高速摄像机与我们日常使用的普通相机不一样，它的优势在于我们可以选择不同的触发方式来记录物体高速运动轨迹的动态过程，捕捉人肉眼难以观察到的瞬间画面，并慢速回放。
高速摄像机不能用于长时间记录，原因是因为高速摄像机工作时，它可以在很短时间内，可能几秒钟就会产生大量，甚至几个G的数据，如果用于长时间记录，数据量是非常庞大的，这么庞大的数据在这么短的时间内高速摄像机是无法直接储存的，并且一般高速摄像机的内存都是在16G、32G、64G，换言之，就算可以存储，这么多的数据量会为后面的实验分析带来更大的困扰以及工作量。
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