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针对一般学习算法效率低下的问题,提出一种马尔可夫网络模型下的非线性学习算法。对输入的低分辨率图像以及训练用高分辨率图像和对应的低分辨率图像进行分块,并使图像基本对齐,构造训练图像集,利用训练集人脸图像的差异,采用块坐标限位操作技术,给出一种非线性样本搜索算法,降低搜索空间复杂度,提高了匹配效率和相关性。利用搜索到的高分辨率图像分块样本,直接输出超分辨率图像。分析和实验证实,与传统学习算法相比,该方法具有输出质量好、效率高的特点。