本发明公开了一种基于正则化内容模式权重预测的图像超分辨率重建方法，包括以下步骤：S1、将输入图像通过特征提取网络进行低分辨率特征提取；S2、使用正则化内容模式提取网络对低分辨率特征进行正则化内容模式提取；S3、将超分辨率图像上的每一个像素点进行位置映射，确定每一个像素点的位置尺度信息和正则化内容模式；S4、使用卷积核权重预测网络为超分辨率图像上的每一个像素点生成匹配该像素点位置尺度信息和正则化内容模式的卷积核权重；S5、使用超分辨率图像上每一个像素点的卷积核权重对对应位置的低分辨率特征进行重建得到该点的RGB值，最后得到完整的超分辨率图像。通过本发明的方法可重建出质量更高的超分辨率图像。