本发明涉及一种超分辨率图像的重建方法、设备和存储介质。该方法包括：确定Raw图像帧序列中的参考帧和N个非参考帧；将N个非参考帧分别与参考帧进行帧间对齐；将参考帧和N个非参考帧分别拆分为多个单通道图像；根据待重建的目标图像的放大倍数和通道间偏移量对参考帧的各单通道图像进行放大对齐；根据待重建的目标图像的放大倍数、帧间偏移量以及通道间偏移量，对非参考帧的各单通道图像进行放大对齐；将参考帧和N个非参考帧的放大单通道图像映射到目标单通道图像上并插值融合，得到多个目标单通道图像；对多个目标单通道图像进行拼接，得到目标图像。本发明通过对Raw图像帧序列的帧间和帧内对齐，可以避免超分辨率图像中出现伪影现象。