본 발명은, 저해상도 이미지를 임의배율로 확대하여 고해상도 이미지로 변환하는 딥러닝 기반 초해상도 시스템에 있어서, 수신된 이미지의 해상도를 딥러닝 모델인 정수배율 모델을 이용하여 상기 임의배율의 정수배율만큼 확대하는 정수배율 확대부; 및 상기 정수배율 확대부에서 정수배율로 확대된 이미지를 딥러닝 모델인 소수배율 모델을 이용하여 상기 임의배율까지 확대하는 소수배율 확대부;를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.