OpenCV 2.4.5から超解像処理のモジュールが追加されていたらしい。
Super Resolution
superres::SuperResolutionクラスを使えば簡単に実装できるようだ。初期化時にGPUを使うかどうか設定できるっぽい。
こちらのブログに実装例が載っています。↓
OpenCVで超解像度画像を作成する
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7/14追記：
公式ドキュメントを翻訳した方もいる。
[opencv] Super Resolution – 超解像モジュール (OpenCV 2.4.8)
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