条纹管激光雷达是一种闪光式焦平面新体制激光成像技术，能同时获取反映目标材质信息的强度像和目标空间位置关系的三维几何距离像，统称四维像，在目标探测和识别领域具有较好的应用前景。但在成像过程中，由于受到大气、目标特性等因素影响，使得四维像的成像质量有所下降。有鉴于此，本文利用强度像和距离像的相关一致性，以多尺度分解算法为核心思想，通过研究金字塔分解算法和小波分解算法，分别对条纹管激光雷达提供的强度像、距离像和高分辨可见光图像进行像素级信息融合，获得了强度像和距离像二者融合的图像，强度像、距离像和可见光图像三者融合后的图像，提高了图像对比度并保留了图像细节信息。为后续的目标探测和识别提供更为可靠的图像信息。本论文主要工作包括以下四个方面：（1）研究金字塔和小波为代表的多尺度分解算法，改进了多分辨图像复原过程的融合规则，表现在①复原过程中以顶层图像以强度像为主，②以激光雷达方程为核心的调制融合规则，提高了图像对比度；（2）提出一种将条纹管激光雷达的可见光图像、强度像和距离像三者进行像素级信息融合的处理方法，将可见光图像与强度像先尺度匹配后再进行第一次融合，距离像滤除噪声去调制融合第一次的融合图像，获得将三者融合的高分辨图像；（3）提出了一种基于对比度调制法的距离像去噪算法；（4）研究了客观评价指标，通过对融合图像的主客观筛选比较，认为边缘互信更适合作为激光雷达四维信息融合的评价指标。利用提出的算法，分别完成了陆地上复杂场景、水下目标和陆上建筑物等多组不同类型的条纹管激光图像的像素级信息融合处理实验，结果表明，提出的算法适合不同场景的激光图像像素级信息融合，普遍适用性较好；改善了图像质量，提高了对比度，增强了目标轮廓，可为后续目标探测识别提供更可靠的图像数据。