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针对图像的超分辨重建问题,提出一种基于联合非负字典学习的单幅图像超分辨重建算法,并将其用于遥感图像的超分辨重建。利用已有的高分辨图像,通过预处理得到高低分辨样本集。给出联合非负字典学习技术,并采用该技术对高低分辨样本集训练得到稀疏的高低分辨字典,使用高低分辨字典重建高分辨图像,并分析算法的计算复杂度。实验结果表明,与双三次插值法、联合字典训练算法、耦合字典训练算法相比,该算法在保证较好重建效果的同时需要较小的计算量。