本发明公开了一种结合多采样率下采样和超分辨率重建技术的图像编码框架。主要包括以下步骤：将待压缩图像分成32×32的块，然后在多种采样率下对每个块进行下采样；对每种下采样块进行粗略的JPEG编解码，并上采样解码后的低分辨率块；通过率失真优化选择每个块的最优的采样率与量化参数；根据选定的参数，使用JPEG对各个块进行编解码，并使用基于深度学习的超分辨率技术对解码块进行重建；将重建块组合成图像。本发明可以在全码率段提升JPEG的率失真性能，并且在相同解码图像质量下，可以实现更高的压缩率。本方法可以适用于多种主流图像编码器，实现图像数据的高效存储与传输。