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人类文明的发展已经进入了信息化时代，人类活动中地理和空间信息占据总信息的80％，遥感技术获取信息高效、快速，各个国家和企业都在大力发展遥感技术，研究高分辨率的遥感图像是遥感技术中的核心和热点内容。减小像元尺寸、增大相机焦距等硬件部分可以提高遥感图像分辨率，但会引起成本和工艺难度增加等问题;通过软件算法可以改善图像质量，但是没有增加图像信息。这种纯硬件、纯软件的方法都不能非常有效的提高图像分辨率。将软、硬件方法相结合，发展起来的亚像元超分辨率成像技术可以低成本实现高分辨率图像获取的需求。 本文分析了多种亚像元高分辨率重构采样模式，并实验模拟采样过程和图像重建过程，从硬件条件、效率、成本等多角度分析多种亚像元超分辨率重构采样模式。介绍了实现超模式采样，即亚像元采样模式中两个探测器错开半个像元的技术方法。 针对超模式采样，分析了多种传统的亚像元图像超分辨率重建方法的特点。针对传统的重建方法中存在的边缘锯齿现象，提出了全插值的亚像元重建方法，实验结果验证了该方法的有效性。 在全插值亚像元重建方法的思想基础上，将其与双线性插值、B样条插值和边缘检测结合，提出了三种改进的全插值亚像元超分辨率重建方法。从人眼主观视觉、客观的质量评价参数和时间复杂度三个方面分析了不同的重建方法的优缺点并分析了其产生原因。 利用某二值图像、细节图像和遥感图像，进行了实验模拟。结果表明，本文所提出的全插值法、改进的全插值法能够有效的提高亚像元重建图像的质量。相对传统的重建方法，本文所提出的方法处理的更加快速有效。