基于序列图像的超分辨率复原是指由一序列互有位移的低分辨率图像来重构一幅高分辨率的图像。图像超分辨率处理技术可以克服图像采集设备的分辨率限制,充分利用多帧图像之间的互补信息,实现亚像素级的图像信息融合。这项技术广泛应用于遥感、军事、医学成像和公共安全等领域。亚像元成像技术是采用多个CCD对同一目标进行错位拍摄,得到互有亚像素级位移的序列图像,重构后可以使图像空间分辨率得到有效的提高,此方向目前是超分辨率复原研究的一个重要分支。本文首先介绍了课题的背景和超分辨率图像重构在国内外的发展状况;然后对超分辨率重构算法进行了分类和总结;接下来对亚像元成像系统中CCD离散抽样过程的MTF进行了分析和计算,推导出亚像元系统中CCD离散抽样的平均调制传递函数的计算公式;通过对CCD一般成像系统和互有亚像素级位移成像系统的平均调制传递函数的比较,得出互有亚像素级位移成像系统获得的图像的空间分辨率高于一般成像系统,在空间频率低于CCD的奈奎斯特频率时,亚像元成像系统的成像质量也明显好于一般成像系统的结论,对多CCD的亚像元成像技术具有理论指导意义;之后论文介绍了序列图像的插值算法并采用了一种新的重构算法-基于小波和分形的插值算法,通过模拟仿真利用各种插值算法对图像序列进行了重构,对比仿真结果可知基于小波和分形的重构算法保留了丰富的细节信息,不论在主观视觉还是在客观量值上都好于传统的重构方法。论文的最后对本课题进行了总结和展望。本文的研究取得了一定的理论结果,对亚像元成像技术在超分辨率图像复原领域的进一步研究积累了经验。