看了你的问题，总结大概有以下几点，供参考下吧：
1. 建议采用更快速度的处理器，例如DSP，FPGA，。用FPGA更实际一些，因为我一直都在用功。对并行信号处理能力超强。
2. 基于你的设想1和设想3，大致可以归为一种方法，即Binning技术。binning就是像元合并，分为行binning和列binning。行binning就是将多行合并为一行，可以大大提高输出速度。列binning是不提速的。如果你买的是成品的单板机，由于无法更改扫描的代码，所以也就实现不了binning了，如果是自制的CCD驱动，可以修改代码，实现行binning，每向水平读出寄存器移动2行，水平读出一次，这样一帧的时间久缩短了1/2。
3. 采用单板机，是人家做好了的CCD驱动时序，不能人为的再进行修改了，所以也就改不了扫描时序了。无论怎样，摄像头本身的一帧的时间是不变的。是固定P或者N制。所以几乎可以排除设想1和设想3了。
4. 改变曝光时间也无济于事，要想知道怎么实现你的设计，首先要了解CCD的工作原理。
5. 还有一种可行的办法，如果你非要保留低速的MCU作为处理器的话，那建议自己做CCD的驱动和时序，这样你想要怎么样的输出，都可以实现。
6. 单板机上有个CCD的时序generator，这个时序发生器是用过SPI配置的，你也可以将SPI线引出来，引到单片机上，用mcu重新对sensor时序配置，估计也可以，不妨一试。
