Hochgeschwindigkeitskamerasysteme (HSC) und in zunehmendem Maße auch Ultrahochgeschwindigkeitskamerasysteme (UHSC) werden im Bauingenieurwesen häufig eingesetzt, um das dynamische Verhalten von Betonstrukturen zu beurteilen und ihre Impaktfestigkeit zu bewerten. Diese hochentwickelten Kameras gestatten die Erfassung von Verformungen, die in den kurzen Zeitintervallen auftreten, bevor die Strukturen versagen. HSCs mit Bildraten von mehr als 10 kfps ermöglichen die Beobachtung der gesamten Betonverformung und der Rissverteilung. UHSCs mit Bildraten von mehr als 1 Mfps ermöglichen die Untersuchung von Verformungen unmittelbar nach dem Impakt und die Erfassung der Ausbreitung von Betonteilchen, die von verschiedenen Wellenarten beeinflusst werden. Von besonderem Interesse ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen, die für das Verständnis der Reaktion des Betons auf hohe Stoßbelastungen von grundlegender Bedeutung ist, da sie direkt mit der Festigkeit und Elastizität des Materials zusammenhängt. Die extrem kurzen Belichtungszeiten, die zur Erfassung dieser schnellen Verformungen erforderlich sind, können jedoch die Bildqualität beeinträchtigen, sodass eine Bewertung des Messpotenzials dieser Kamerasysteme erforderlich ist, um eine zuverlässige Materialanalyse zu gewährleisten. Diese Arbeit zielt darauf ab, diese Hindernisse in Zukunft zu überwinden und Methoden bereitzustellen, um diese Zuverlässigkeit zu erreichen. Durch die Verwendung photogrammetrischer Verfahren lässt sich aus den aufgenommenen Bildsequenzen die Oberflächengeometrie von Betonstrukturen, die mit kontrastreichen Fleckenmustern bedeckt sind, rekonstruieren und über die Zeit verfolgen. Diese Rekonstruktion dient nicht nur der Ableitung von Materialeigenschaften, die das Verformungsverhalten charakterisieren, sondern auch einer Stabilitätsanalyse der von verschiedenen Kameras erfassten Oberflächengeometrie und der Bewertung des Kameramesspotenzials. Zu diesem Zweck wird die relative Genauigkeit von auf Starrkörperbewegungen basierenden Szenarien, ob in Ruhe oder in Bewegung, mit Hilfe von ebenen und räumlichen Ahnlichkeitstransformationen bewertet. Abbildungsfehler aus diesen relativen Genauigkeitsauswertungen dienen als Indikatoren für die Konfiguration eines effizienten Stereo HSC Systems für präzise 3D Messungen (Kapitel 3) und für die Bewertung der Sensorempfindlichkeit verschiedener monokularer UHSC Systeme (Sektion 4.3.2.2). Diese Analysen, kombiniert mit Bewertungen der Bildqualität und des geometrischen Potenzials für die Untersuchung der Betonverformung vor und nach Rissbildung, dienen als Grundlage für die Auswahl eines geeigneten UHSC Systems (Kapitel 4). Durch die richtige Handhabung von Bildqualitätsproblemen in den erhaltenen Ultrahochgeschwindigkeits-Bildsequenzen und die Anwendung der eindimensionalen Wellentheorie mittels bildbasierter Ansätze zur Identifizierung von spannungswelleninduzierten Bewegungsoberflächenteilchen werden erfolgreiche Analysen der Ausbreitung von Longitudinalwellen erreicht (Kapitel 5). Wie die Testergebnisse zeigen, weisen die relativen Genauigkeitsanalysen von ruhenden Objekten darauf hin, dass Kameras mit herkömmlicher CMOS Sensortechnologie (Complementary Metal-Oxide Semi-conductor) eine höhere Leistungsstabilität aufweisen als Kameras mit ISIS Architektur (In-Situ Storage Image Sensor). Bei der Analyse von bewegten Objekten wird deutlich, dass die Messstabilität durch Unschärfe bei niedrigen Bildraten und ein abnehmendes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) bei hohen Bildraten beeinträchtigt wird. Obwohl CMOS Sensoren eine höhere Leistung zeigen, nimmt die Bildgröße mit steigender Bildrate erheblich ab. Dieser Nachteil wird von ISIS Sensoren überwunden, die auch bei sehr hohen Bildraten eine konstante Bildgröße beibehalten. Folglich können Schätzungen von Rissausbreitungsgeschwindigkeiten und Analysen der Bewegung von Betonteilchen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung durchgeführt werden. ISIS Sensoren haben jedoch ihre eigenen Probleme, wie z. B. die begrenzte Speicherkapazität und die geringere Bildqualität aufgrund der sensorinternen oder pixelinternen Signalspeicherung. Dennoch deuten die experimentellen Ergebnisse darauf hin, dass eine höhere Auflösung für die Erfassung schneller Verformungen wichtiger ist als die Bildqualität. Um das Bildrauschen des bevorzugten Sensors abzuschwächen, werden die Messungen mit Hilfe der Bézier-Filterung effektiv geglättet. Durch Anwendung dieser Filterung auf Bilder zylindrischer Proben unter einachsigem Druck in einem Split-Hopkinson-bar-Versuchsaufbau werden Schätzungen der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen für gewöhnlichen Beton ermittelt. Obwohl die experimentellen Werte von den theoretischen Vorhersagen abweichen, werden die induzierten Längsverformungen anhand der etablierten Dehnungsmessstreifen-Technik validiert, die im Split-Hopkinson-Bar-Versuchsaufbau für Materialprüfung verwendet wird. Diese Ergebnisse sind für Wissenschaftler, die mit HSC oder UHSC Systemen an verformungsbasierten Materialanalysen arbeiten, von Bedeutung. Der relative Genauigkeitsansatz erweist sich als eine praktische und zuverlässige Methode zur Maximierung des Messpotenzials des konfigurierten Systems. Darüber hinaus kann der Ansatz zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen zur Analyse des Verhaltens verschiedener verstärkter Betonzusammensetzungen verwendet werden. Hierdurch können Einblicke in das mechanische Verhalten von Materialien, die unterschiedlichen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, gewonnen und gleichzeitig die wiederkehrenden Kosten für In-situ-Sensoren vermieden werden. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit das Potenzial von Ultrahochgeschwindigkeits-Bildgebungssystemen für die hochdynamische Materialanalyse durch Optimierung ihrer Messleistung und Anwendung geeigneter Materialverformungsmodelle auf die photogrammetrischen Messungen.