在相机跟踪标定的过程中，靶标图像的分辨率是决定标定精度的一个很重要的因素。而靶标图像的获取过程中受到运动模糊、点扩散模糊、噪声以及欠采样等的影响会发生图像的降质，超分辨率就是从一组降晰的图像序列中重建出一幅高分辨率图像的过程。本文主要是针对空间域超分辨率重建技术进行理论和实验分析，具体在运动估计算法、单帧图像和多帧图像超分辨率重建技术上进行深入研究，主要工作包括以下内容：1.在阅读了大量文献的基础上，对超分辨率重建的概念、原理、研究背景等进行了深入的了解，确定了运动估计、单帧和多帧图像超分辨率的研究内容。2.从图像的成像过程入手，建立了从现实场景到低分辨率图像的观测模型，对超分辨率重建的可行性进行了分析。3.对于运动信息的估计讨论了keren配准方法和快速块匹配算法两种方法，采用快速匹配算法作为本论文的运动估计算法。采用平均峰值信噪比PSNR和平均搜索点数为评判标准，在基本思想、算法描述、算法性能等方面对块匹配算法中四步搜索法、十字搜索法、双十字搜索算法进行分析比较，实验证明双十字搜索法具有复杂度小、准确度高的优点。4.讨论了单帧图像的重建方法，主要分析的是基于插值和基于边缘定向的算法，本论文采用基于边缘定向的梯度幅值自插值的重建方法来进行单帧图像的超分辨率重建。5.分析了POCS、IBP和MAP基本原理和实现步骤，实验分析对比各种算法应用在靶标图像重建时的优缺点，并针对每一种方法的优缺点提出相应改进的方法。