圖像采集卡是一種從模擬視頻信號或數字視頻流中捕獲（即“抓取”）單個數字靜止幀的電子設備。它通常用作計算機視覺系統的一個組件，其中視頻幀以數字形式被捕獲，然后顯示、存儲、傳輸、分析或這些的組合。

從歷史上看，圖像采集卡擴展卡是連接相機與PC的主要方式。從那時起，出現了其他接口方法，圖像采集卡（在某些情況下，帶有內置圖像采集卡的相機）通過USB、以太網和IEEE1394（“火線”）等接口連接到計算機。早期的圖像采集卡通常只有足夠的內存來存儲單個數字化視頻幀，而許多現代圖像采集卡可以存儲多個幀。

現代圖像采集卡通常能夠執行捕獲單個視頻輸入之外的功能。例如，一些設備除了視頻之外還捕獲音頻，而一些設備提供并同時從多個視頻輸入中捕獲幀。也可以執行其他操作，例如去隔行、文本或圖形疊加、圖像轉換（例如，調整大小、旋轉、鏡像）以及轉換為JPEG或其他壓縮圖像格式。為了滿足雷達采集、制造和遠程制導等應用的技術需求，一些圖像采集卡可以以高幀率、高分辨率或兩者兼有的方式采集圖像。

接受和處理模擬視頻信號的模擬圖像采集卡包括以下電路：

• 緩沖模擬視頻輸入信號以保護下游電路的輸入信號調節器
• 將標清模擬視頻（例如，NTSC、SECAM、PAL）或高清模擬視頻（例如，AHD、HD-TVI、HD-CVI）轉換為數字格式的視頻解碼器

接受和處理數字視頻流的數字圖像采集卡包括以下電路：

• 連接到特定類型的數字視頻源并對其進行轉換的數字視頻解碼器，例如CameraLink、CoaXPress、DVI、GigEVision、LVDS、RS-422或SDI

模擬和數字圖像采集卡共有的電路：

• 用于存儲獲取圖像的內存（即幀緩沖區）
• 一個總線接口，處理器可以通過它控制采集和訪問數據
• 用于觸發圖像采集或控制外部設備的通用I/O

圖像采集卡在醫學中用于許多應用，包括遠程護理和遠程指導。在需要咨詢另一個地點的專家的情況下，圖像采集卡從適當的醫療設備捕獲圖像或視頻，以便將其以數字方式發送給遠處的專家。

“拾取和放置”機器通常用于在電路板組裝過程中將電子元件安裝在電路板上。這種機器使用一個或多個攝像頭來監控放置組件的機器人。每個攝像頭都與一個圖像采集卡配對，將模擬視頻數字化，從而將視頻轉換為機器軟件可以處理的形式。

圖像采集卡可用于安全應用。例如，當檢測到潛在的安全漏洞時，圖像采集卡會捕獲圖像或一系列圖像，然后將圖像通過數字網絡傳輸，并由安全人員記錄和查看。

近年來，隨著便攜式攝像機、手機等個人錄像機的興起，視頻和照片應用越來越受到重視。幀抓取在這些設備上變得非常流行。

業余天文學家和天文攝影師在使用模擬“低光”相機進行天體的實時圖像顯示和互聯網視頻廣播時使用圖像采集卡。圖像采集卡對于將本應用程序中使用的模擬相機連接到存儲或處理圖像的計算機至關重要。