本发明公开了一种基于压缩感知的淡水藻类全息图像增强与重建方法,该方法先利用S-G滤波器对图像进行滤波和增强对比度处理;之后利用基于压缩感知的超分辨率重建方法提高处理后图像的分辨率;再利用角谱全息再现方法结合自动对焦测距的方法对全息图进行全息再现获得包含实际物象的全息再现图;利用孪生像迭代消除方法消除再现图像中残留的孪生像形成的噪声。本发明能够良好地改善无透镜全息成像装置获得的全息图的像质,不仅去除了噪声,还提高了图像的分辨率;同时实现的复杂度较低,图像处理时间短。