在视频领域逐渐由标清时代进入高清时代的今天，高清视频采集技术在诸多领域中得到广泛应用。传统的CCD图像采集系统的成像质量好，但是数据传输和处理速度较慢，在标清模式下可以达到实时速率（25fps）。所以，以CCD为图像传感器的成像设备统治了标清领域。由传统标清技术进化而来的高清CCD成像质量好，灵敏度高，照度要求低，但是高清性能和高速性能不能同时满足，特别是在拍摄高速运动目标时有很大的局限性。目前，高分辨率、高帧频率是现代特种领域相机发展的重要特性。针对航空相机同时对高帧率和高分辨率的要求，本文采用美国高端CCD图像传感器，配以时序驱动芯片，并用FPGA多路同时驱动Sensor扫描的方式，设计了一套高清高速CCD图像采集系统，倍增了帧率，能实现两百万像素、60帧/秒无压缩实时图像采集。系统硬件电路是在Cadence软件下进行设计的，主要包括CCD信号采集及周围驱动电路、模拟前端及驱动时序电路和FPGA主控及图像处理电路三个部分。在硬件平台的基础上，设计了本系统的软件程序，主要包括CCD驱动控制模块、图像数据接收和拼接模块、AE算法模块和图像镜像模块。最后对系统进行了调试。经实验验证，本系统达到了实时、稳定和可靠的工作，能够实时输出1920×1080@60fps的视频，中心分辨率超过1000电视线。整个系统设计能够满足高帧频率和高分辨率的实时图像采集处理，且占用系统资源少，提高了效率。