随着科学的不断发展,需要更高分辨率的遥感卫星图像。然而受限制于系统硬件,迫切需要提出新体制传感探测器件,探索新的成像应用模式和方法并在关键技术领域实现超越和发展。最近几年,亚采样成像技术的诞生为新模式传感探测器件提供了方向,“传感器基元程控技术”应运而生。通过多个CCD或CMOS传感器件阵列的旋转,实现传统成像方法无法实现的特殊创新采样。采用“传感器基元程控技术”进行成像中重要的一个步骤是如何针对传感器基元程控技术的特殊采样模式,对得到的序列图象进行超分辨率重构,这一点正是本论文中所着重研究的。本文的主要方法和贡献有:(1)针对特殊的采样模式,提出了结构简单,计算量小的双线性插值算法,能够在星上实现。(2)对于双线性插值得到的超分辨率重构图像,建立带TV正则化的L1保真项去噪模型,利用交替乘子算法对插值图像进行超分辨率重构,算法主要针对插值图像的边缘;(3)将图像欠采样过程看成算子A,因此超分辨率重构问题等价于Ax = b,b为采样图像,x为原始图像。利用Landweber算法对这类反问题进行求解,提高图像的分辨率;(4)建立带稀疏算子的图像重构模型,利用带预处理的交替乘子方法,由低分辨率序列图象得到高分辨率图像,从而实现了超分辨率重构;(5)针对卫星存储数据昂贵,提出了随机采样模式,再建立带稀疏算子的图像重构模型,使用带预处理的交替乘子方法对CCD或CMOS采样得到的序列图像进行重构。综上所述,论文以传感器基元程控技术的特殊采样模式为背景,在序列图像超分辨率重构和随机采样模式下的图像重构两个方面进行算法的研究。为序列图象处理研究提供新思路。