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在样本学习的思想框架下,针对图像超分辨率问题的研究,提出了数据聚类和高斯过程回归相结合的解决方法.使用K-means对数据进行聚类,在各类中利用高斯过程回归对样本库中高低分辨率图像之间的对应关系进行学习.根据得到的学习模型对需要处理的低分辨率图像所对应的高分辨率图像进行预测,有效地利用了高低分辨率图像之间的统计特性.实验结果表明该方法可以较好地改善超分辨率重建效果.