多光谱图像融合是多源信息融合的重要分支，它是指针对不同波段的电磁波，通过提取和综合来自不同传感器接受的不同光谱波段的图像信息，从而获得对同一场景或目标的全面、准确、统一的数据或图像描述。本论文以红外与可见光的成像原理为出发点，研究了多种多源图像融合方法，并根据本实验室的应用需求，搭建了一套红外与可见光分束共轴图像融合系统的图像采集装置，在此基础上，实现了红外与可见光图像的融合算法。本论文分析了分束共轴图像采集装置所拍摄的红外与可见光图像间出现的空间差异和差异出现的原因，在对图像配准方法研究的基础上，针对红外热像仪和可见光摄像机成像的特点，提出了基于十字交叉点提取的图像配准方法。根据红外与可见光图像分辨率大小不一致的问题，在研究图像配准方法的基础上，提出了一种分片曲面插值的图像逼近算法。插值所成红外图像信息被最大程度的保留。通过采用本论文的图像配准和分片曲面插值融合算法，实现了两幅图像像素级的灰度叠加，获得的红外与可见光融合图像信息丰富，细节突出，图像兼具红外与可将光图像的优点，利用两者的信息互补性，在可见光图像清晰显示目标轮廓，色彩样貌信息的基础上面同时显示红外图像的温度信息，呈现出一个信息更加丰富，全面的目标物体，为后续的进一步处理提供了良好的基础。