大视场高分辨率成像一直是光学工程研究人员关注的重要问题。设计一种高分辨率大视场光学系统往往难度较高,即便能够实现,其系统复杂程度和几何尺寸也会大大提升。计算成像技术的兴起逐渐打破了传统光学系统大视场与高分辨率不可兼得的这一矛盾。其中多孔径成像系统依靠对多幅子图像的拼接,可以有效的获得较大的视场,但像素级的拼接往往浪费了各个子孔径之间的混叠信息,这些信息有助于实现图像分辨率的提高。因此,应用图像超分辨技术对多孔径系统中的混叠信息加以合理的利用,可在大视场成像的基础上实现分辨率的提升。多孔径成像系统的图像超分辨技术突破了传统光学设计的局限性,具有重要的研究意义。围绕多孔径成像系统图像超分辨技术,本文主要包括以下几个方面:在多孔径成像系统图像超分辨的理论分析方面,得出子图像达到亚像素级精度的图像配准是实现图像超分辨重构关键。多孔径成像系统图像超分辨的关键技术包含了图像配准,建立图像变换模型,图像重采样三个方面,本文通过分析现有的各种关键技术,在比较这几种技术应用在多孔径系统上的优劣性的基础上,建立了一套多孔径成像系统图像超分辨算法流程。通过分析实际的多孔径棱镜成像系统,本文应用了基于光线追迹的物像空间转换方法,应用该方法可实现良好的子图像畸变矫正,并将此概念与SIFT特征提取算法相结合,在实际的应用上,实现了多孔径棱镜成像系统全视场的拼接。在上述工作的基础上,针对多孔径棱镜系统子图像之间形变较大,整体特征不符合某一确定变换模型的特性,设计了一种区域-特征联合化多孔径图像配准算法,并将此算法应用于实际应用。最后对该算法进行分析讨论,发现该算法有效地达到了各个子图像之间亚像素级别的拼接,并通过图像重采样得出了最终重构结果,与采集图像相比,重构图像具有更高的分辨率。