高温温度场的快速和准确测量是国防、科研和工农业生产等领域中的关键问题之一,传统的接触式测温方法存在响应速度慢和测量效率低的问题,且难以实现温度场的测量。基于CCD（Charge-coupled Device）传感器的温度场测量方法是一种非接触式测温法,其特点是响应速度快,操作简便,并且可以对温度场进行分布式测量,具有广泛的应用前景。本文基于比色测温模型和彩色CCD传感器设计了高动态温度测量系统。本文分析了基于CCD测温的理论模型并搭建测温系统,测温系统包括硬件结构和软件结构,在硬件方面,主要分析了光学成像器件（镜头、CCD）的类型和参数,并根据测量环境和测量指标选择合适的镜头和CCD传感器。软件方面,联合Labview和Matlab联合编写测温软件程序,充分利用Labview开发效率高和Matlab图像运算快的特点,很好的实现了图像采集与滤波、灰度提取与处理、系统标定、温度反演和温度场伪彩显示等功能。为分析CCD热噪声和像素饱和对测温系统的影响,提出图像非失真灰度区间的概念。提出通过实验的方法确定CCD图像的非失真灰度值区间临界值,相较于依靠经验判定的方法,提高了系统标定和温度反演的准确性。对测量系统进行了标定,通过最小二乘法准确确定了图像灰度与温度的函数关系。通过合金铜和不锈钢的高温测量实验证明了系统对灰体的温度测量具有较高的测温精度。提出了基于包围曝光和图像融合的方法提高系统的动态测温范围,通过对熔融铝的温度测量实验证明了该方案可以有效地实现高动态范围测温,并探究了测温区间与包围曝光时长调节比例的关系。通过本文地研究工作,为基于CCD的高精度和高动态测温范围的测温系统研究提供了新的思路。