Как из 3-х мегапиксельника сделать 8-ми, или Улучшение качества фотографий

ну и получите дикий муар в 10 пикселей.

Не могу внести свои 5 копеек :

Я достаточно давно занимался и интересовался вопросом
интерполяции.

Интерпоялцию разделим на физическую и
визуальную ( с одной матрицы)

Физическая ( с появлением новых деталей) - физически возможна, при этом нужно использовать серию фотографий и астрономическую программу Registrax - На выходе получите отличный кадр с суммой в деталях.
Минус один - серию можно снимать только неподвижные объекты.

Визуальная ( то о чем Вы пишите) - возможна , но деталей Вы не найдете ! Причем действительно в зависимости от алгоритмов, фотография Визуально будет выглядеть лучше.
Не вдавался в детали, но если применять ресайзинг и алгоритмы : S-Spline или Lancrouz - то результат будет
порядком Выше чем в Фотошопе. Советую поэксперементировать с программой PhotoZoom Pro.
Реультаты Вас настолько удивят, что Ресайзингом Фотошопа пользоваться не будите !

Пример обработки :
http://www.photosight.ru/photo.php?photoid=807145&ref=author

Пременялся режим S-Spline c добавлением резкости
и последующим ресайзингом опять с помощью алгоритма
S-Spline
( оригинал выглядит очень мутноватненько)