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高速摄像机可以在极短的时间内完成对高速目标的快速多次采样。 当它以固定的速度投射时，所记录的目标的变化过程清晰而缓慢地呈现在我们的眼前。 高速摄像技术具有实时目标捕捉、快速图像记录、即时回放、图像直观清晰等突出优势。
高速运动目标被自然光或人工辅助照明照射产生反射光，或运动目标本身发光，这些光的一部分通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成像面上，由驱动电路控制的光电器件会对成像面上的目标图像做出快速响应，即根据分布 目标图像的光能在图像传感面上，每个采样点，即像素点，产生响应大小的电荷包，完成图像的光电转换。 带有图像信息的单个电荷包被快速传输到读出寄存器中。
读出的信号经过信号处理后传送到计算机，计算机读出、显示和解释图像，并输出结果。 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、图像存储与处理等部分组成。
高速摄影广泛用于工业应用。 高速摄像机可以捕捉肉眼无法清晰看到的图像和运动过程。 流体力学中湍流、流体速度、流场、气泡、沸腾、两相流等运动规律的观察和分析，是高速摄像机参与不可少的。 比如多头高速摄像机捕捉到的石头入水瞬间的细节。 使用高速摄像机图像，研究人员能够了解作用在水下石头上的力，并通过流体动力学分析为什么石头连续多次漂浮在水面上。
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