本发明公开了一种图像超分辨率重建方法及装置，其中方法包括：对低分辨率输入图像进行浅层特征的提取；将浅层特征通过m个由多尺度级联注意力残差模块组成的级联残差组和全局跳连接组成的主干网路，进行特征提取、融合以及增强，得到深层特征；使用亚像素卷积对深层特征进行上采样；利用所得的特征对图像进行重建，得到更高分辨率的图像。本发明采用多尺度级联注意力残差模块，通过从感受野、宽度与注意力等角度对多种特征进行提取、增强与融合；通过跳跃连接与级联残差，绕过低频信息，整合网络深度上不同层次的特征，从而得到更为丰富的细节；通过本发明的方法，可以重建出细节更丰富，质量更高的图像，可广泛应用于图像超分辨率重建领域。