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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。
好的高速工业相机应具有高精度、高清晰度、色彩还原好、低噪声等特点，而且通过计算机可以编程控制曝光时间、亮度、增益等参数，另外图像窗口无级缩放，带有外触发输入，带有闪光灯控制输出等功能。
相机每次采集图像的像素点数，一般对应于光电传感器靶面排列的像元数，如1920*1080。
每位像素数据的位数，常见的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小，例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有500万*8/1024/1024=37M。
增加像素深度可以增强测量的精度，但同时也降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度。
高速工业相机采集和传输图像的速度，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数，对于线阵相机为每秒采集的行数。
工业线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；
面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动曝光几种常见方式，工业数字相机一般都提供外触发采图的功能，快门速度一般可到10ms，高速攻速相机还会更快。
