将触觉传感器获取的机器人、可穿戴设备、医疗器械等和外界交互产生的压力、温度等触觉信息以图像的形式表现出来可以形成触觉图像。而目前触觉传感阵列是获得这些触觉信息的主要途径。不同于视觉传感单元（如CCD/CMOS）,触觉传感阵列的传感单元具有工作原理多样、尺寸大、读取电路复杂而难于集成等特点。为了提高触觉图像的分辨率,本文进行了基于传感阵列的触觉图像超分辨率算法研究。首先,研究了触觉图像特点;其次,分别研究了单帧和序列触觉图像的超分辨率重建算法;接着,搭建了基于MATLAB和MFC混合编程的触觉图像超分辨率重建系统;最后,实施了触觉图像的噪点检测、序列运动估计、超分辨率重建等一系列实验。本文主要研究内容如下:1.研究了基于传感阵列的触觉图像成像系统,得出了触觉图像具有获取原理多样、触觉交互复杂、分辨率低等特点,总结了触觉图像和视觉图像的异同点,分析了触觉图像超分辨率重建的可行性和存在的挑战。2.针对采集的触觉图像可能含有噪点的问题,提出了一种基于邻域商的噪点检测算法。实验结果表明,该噪点检测算法的代价优于局部标准差噪点检测算法的代价,运行速度优于邻域差噪点检测算法的运行速度。而后,研究了单帧触觉图像超分辨率重建算法,并且将插值算法应用于单帧触觉图像超分辨率重建。因为插值会造成触觉图像边缘模糊、对比度降低,所以探究了图像增强算法,并采用直方图均衡化进行触觉图像增强。3.序列触觉图像超分辨率重建需要估计触觉图像的亚像素位移。由于待超分辨率重建的触觉图像分辨率很低,一个较小的位移会使触觉图像结构分布发生很大的变化。针对现有的数字图像运动估计算法不能完全适用于触觉图像的问题,提出了一种适合于低分辨率触觉图像的全局位移估计算法,即自适应参考模板互相关（Adaptive Reference Template Cross-correlation,ARTC）算法。ARTC算法首先在参考触觉矩阵中自适应选择合适的参考模板,然后使用相关搜索算法在待估计触觉矩阵中搜索最相似子区,得到整像素位移,最后使用曲面拟合法进一步的估计亚像素位移。实验结果表明,在序列触觉图像分辨率为8×8的情况下,本文提出的ARTC算法触觉图像位移估计精度优于相位相关算法、仿射算法、SIFT算法的精度。4.基于实验室现有的16×16压阻传感阵列,开发了基于MFC和MATLAB混合编程的触觉图像超分辨率重建系统,具有单帧和序列触觉图像超分辨率重建功能。实验结果表明,所设计的超分辨率重建系统可明显增加低分辨率触觉图像的分辨率,且能够提高其对比度和清晰度。