将压缩传感理论引入超分辨率成像，得益于绝大多数图像在变换域中普遍具有稀疏性。在介绍压缩感知原理基础上，通过仿真分析表明，二维图像在变换域具有稀疏性；测量矩阵的性能越好重建图像效果越好；压缩感知采样仅用相当于传统图像30%测量值，就能恢复出与传统采样相当质量的图像；相对GPSR、GPSR+TV等算法，ADM算法超分辨率图像重建效果更佳。提出了一套基于4f系统的棱镜反射式压缩编码孔径光学成像系统，采用SLM作为编码模板完成对目标图像的调制和压缩，通过开发的基于全变分稀疏重建的ADM算法软件，实现了重建图像分辨率比CCD采集到的图像分辨率提高4倍的超分辨率重建效果。压缩感知成像技术解决了传统成像系统存在图像分辨率低、数据存储压力大、数据传输速度慢等问题，具有巨大应用潜力。