本发明提出基于深度学习的图像超分辨率重建方法及系统，属于图像重建技术领域。方法包括步骤S1：获取第一分辨率组合的多个原始视频帧；S2：将所述多个原始视频帧进行分组，得到多个分组视频帧；S3：针对每一个分组视频帧执行超分辨率重建，得到第二分辨率组合的多个重建视频帧；S4：融合所述多个重建视频帧，得到所述原始视频帧的超分辨率重建结果。系统包括视频帧获取单元、视频帧分组单元、分组重建单元以及视频帧融合单元，用于实现所述方法。本发明的技术方案可以基于原始视频帧的时间戳和视角信息选择对应的深度学习模型执行分辨率重建，避免了单一重建方法带来的视角差异以及时间错误问题。