本发明公开了一种辉光图像采集装置及其图像处理方法。装置包括拍摄流场辉光图像的辉光成像装置，进行流场辉光图像处理的服务器以及连接二者的数据传输装置。辉光成像装置沿光路顺序包括聚光镜、滤光片和相机；数据传输装置采用光纤进行数据传输；服务器安装有辉光图像采集分析系统远程控制辉光成像装置进行流场辉光图像采集，并对流场辉光图像进行数据处理，获得风洞流场内试验模型周围的波系结构图像。方法采用Sober算法、熵算法或锐化算法对流场辉光图像进行图像滤波和图像积分，从背景光中识别所关心的目标或区域的流场精细结构。本发明的辉光图像采集装置及其图像处理方法实现了风洞流场内试验模型周围波系结构较清晰的观测。