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针对红外图像成像质量不高、分辨率低的问题,提出稀疏表示超分辨率重建技术。选用不同方向的Sobel算子对样本低分辨率图像进行特征提取,利用提取的特征图像训练高、低分辨率字典。使用同样的方法获得低分辨率目标图像的特征图像,结合低分辨率字典求得目标图像的稀疏系数。依据高、低分辨率图像的结构相似性,通过稀疏系数和高分辨率字典得到重建的高分辨率图像。经过实验验证,该方法能取得较好的超分辨率重建效果。