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现有多帧序列频域分辨率改善方法主要基于柯西-高斯先验模型，对单帧图像处理效果不理想。在分析频谱混叠公式的基础上，研究了单帧图像分辨率改善的频域方法。提出了基于柯西-高斯先验模型的正则化方法，由于柯西-高斯先验模型具有较好的信号稀疏表示能力，因此能有效地改善图像的分辨率。设计了迭代求解算法，给出了迭代初值的稳健算法，并将二维计算问题转化为一维计算问题，实现了方法的快速计算，同时大大地减少了存储量。文中给出了一维信号和遥感图像两个算例，计算结果表明，方法可以有效地改善图像的分辨率。