Что вам нужно для поиска, так это термин " восстановление изображения ".
Это область активных исследований.
Статья в Википедии не очень информативна.
Если функция искажения известна (например, когда вы знаете, камера была перемещена только по горизонтали), вы получите лучшие результаты, чем в сценариях, где функция искажения неизвестна. Это называется "слепое восстановление".
Тем не менее, существует много таких методов для фотографий и видео. То, что они могут сделать, иллюстрируется снимком экрана со слайдом MOOC , который я сейчас беру:

Ссылка внизу рисунка описывает байесовские методы, Total Variation (TV) и Simulataneous Autoregressive (SAR). Просто чтобы объяснить аббревиатуры. На самом деле я не знаю, как эти алгоритмы работают в деталях.
SNR = Соотношение сигнал / шум
Другая связанная техника, которая делает то, что вы хотите (для статических объектов), называется визуализацией с супер-разрешением.