本发明提供的基于分区域拟合的全色与多光谱遥感图像融合方法，包括以下步骤：将多光谱图像上采样至全色图像的尺寸，并使用k‑means方法根据光谱角距离对上采样后的多光谱图像进行分类；然后使用最小二乘法分区域求解各类别区域的多光谱图像加权系数；利用乘法对上采样后的多光谱图像各个类别区域进行纹理补偿，生成各类别区域的融合图像，并将各类别区域的融合图像进行组合，得到最终融合图像。本发明多光谱波段的加权系数拟合结果更贴近原始全色图像，减小融合过程中的色彩失真，并且使用乘法操作而非主流融合算法中的加法操作进行纹理细节补偿，对高亮度区域有更好的纹理补偿效果，减小了融合过程的细节失真。