序列图像的超分辨率重建技术是指对同一景物进行带有亚像素位移的多次拍摄,利用图像之间的互补信息重建出一幅空间分辨率大大提高的图像的过程。图像超分辨率重建对于提高图像的分辨率具有重要作用,并已成功应用于遥感图像领域。SP-20000C-PMCL工业相机由于自身极佳的性能,有望在作为探测器应用到遥感卫星。本文在调研当前图像超分辨率重建方法研究现状的基础上,主要进行了以下工作:首先,为模拟遥感图像的成像过程,本文设计了SP-20000C-PMCL工业相机观测系统。系统由硬件和软件部分组成,其中,硬件部分主要由MEADE LX200望远镜,SP-20000C-PMCL工业相机,图像采集板卡,计算机四部分构成;软件部分主要包括用VS2010开发的SP-20000C-PMCL工业相机的图像控制软件、图像采集软件、图像参数存储与读取软件、插帧软件等。实现SP-20000C-PMCL工业相机对图像的高速采集与实时控制,图像控制参数的的存储与读取。其次,为得到图像超分辨率重建的良好结果,对各种图像配准算法,如光流法、频域法、空域法、特征点匹配法等进行研究。通过对lena原图和加噪后图像进行图像旋转,平移操作,然后用配准算法分别估计位移量,比较不同配准算法的准确度和鲁棒性。通过实验可以得出,在图像只存在平移操作时,光流法具有较高的准确度和鲁棒性。在同时具有旋转和平移变换时,KEREN算法精度较高,且对噪声具有很强的抑制效果,并且对配准误差原因进行了分析。最后,对各种图像超分辨率重建方法,如频域方法、投影方法、总变分法、自适应方法等进行研究,用SP-20000C-PMCL工业相机所得图像作为序列低分辨率图像,进行图像超分辨率重建操作。并从主观和客观上分别对图像重建结果进行评价。评价结果表现出了主观和客观评价结果一致性。