本发明公开了一种基于参考图像的图像超分辨率系统，包括特征提取模块、纹理迁移模块和图像重建模块；利用特征提取模块对输入的低分辨率图像进行特征提取生成低分辨率图像对应的特征图，纹理迁移模块从参考的高分辨率图像中迁移高清纹理细节并融合到从低分辨率图像中提取的特征图，图像重建模块对融合后的特征图重建目标图像大小的高分辨率图像。本发明可以实现优于单张图像超分辨率方法的性能，在给出具有一定相关性的参考图像时，能够较好恢复低分辨率图像丢失的纹理细节。本发明可推广到真实世界的双摄像头数据集以及其他任务，如视频超分辨率和视频去噪，具有潜在的市场与应用价值。