图像粒度仪的基本原理是：光学显微镜首先将待测的微小颗粒放大，并成像在CCD摄像机的光敏面上；摄像机将光学图像转换成数字图片信息，然后传输并存储在计算机系统里。计算机对接收到的数字化了的显微图像信息进行二值化处理，识别颗粒的轮廓。然后按照一定的等效模式，计算各个颗粒的粒径、圆度等物理参数。一般而言，一幅图像（即图像仪的一个视场）包含几个到上百个不等的颗粒。图像粒度仪能自动计算视场内所有的颗粒的粒径，并统计，形成粒度报告、圆度报告等。当已经测到的颗粒数不够多时，可以通过调整显微镜的载物台，换到下一个视场，继续测试并累计。
图像粒度仪主要的核心技术之一是颗粒图像的二值化处理。数字摄像机拍摄的颗粒图像是由不同灰度的像素点阵构成的。为获得真实的颗粒轮廓图像，需要对图像进行二值化处理。将原始图像转化为颗粒轮廓边缘闭合且不改变大小的黑白图像。图像粒度仪的二值化处理就是将图像上的点的灰度置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样子有利于在对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。如果某特定物体在内部有均匀一致的灰度值，并且其处在一个具有其他等级灰度值的均匀背景下，使用阈值法就可以得到比较的分割效果。如果物体同背景的差别表现不在灰度值上（比如纹理不同），可以将这个差别特征转换为灰度的差别，然后利用阈值选取技术来分割该图像。动态调节阈值实现图像的二值化可动态观察其分割图像的具体结果。
图像粒度仪的测量原理要求在测试过程中，样品的浓度以样品中颗粒之间相互不发生二次散射为原则，理论上就是要求悬浮液或者空气中颗粒之间的距离为颗粒直径的3倍,但是这个要求非常难以掌握，因此在实际的粒度测试中，通过调整遮光比的数值来尽量颗粒之间不发生二次散射。遮光比不宜过大(超过50%)或者过小(低于5%)，遮光比过大时，颗粒的浓度过高，容易发生二次散射，测量结果误差增大;遮光比过低，样品中颗粒的浓度太低，颗粒数太少，测试结果的代表性很差，甚至可能导致测试结果是无效的，因此在测试过程中，对遮光比的选取要通过反复试验，以得到正确的测量结果。
一般来说，对于比较粗的样品，遮光比可以选择的比较高，如20~30%，正常情况可以为10~25%;对于超细的样品，可以适当降低样品的遮光比，但一般不要超过40%，这些都是实验得到的经验数值，但还需通过反复实验，找到对应样品测试时遮光比的数值。
