钙离子成像通过荧光指示剂或基因编码钙指示蛋白（GECI）实时监测细胞内游离钙浓度的动态变化。钙浓度的变化会导致指示剂荧光强度或发射波长发生变化，从而可通过显微成像系统进行精确记录。典型应用场景包括神经科学中神经元活动与突触传导的研究、心肌细胞钙动力学分析、细胞信号转导机制的解析，以及药物筛选中对钙信号通路调控作用的评估。

钙离子成像通常依托宽场荧光显微、共聚焦显微或光片显微技术，需在保证单细胞或亚细胞分辨率的前提下捕捉快速动态事件。因此，该成像方法对显微系统提出了高空间分辨率与高时间分辨率兼顾的要求，需要相机同时具备高灵敏度、高动态范围以及高速采集能力，以确保在微弱信号条件下精确记录钙信号的动态变化。