本发明提供一种层级化网络结构搜索方法、设备及可读存储介质，包括：S1，构建超网络；S2，获取图像数据并分别作为超网络的网络参数、结构参数的训练数据；S3，生成特征图，计算网络参数的交叉熵损失函数，更新超网络的网络参数；S4，生成特征图和KL散度损失函数，计算结构参数的交叉熵损失函数，得到半隐含变分丢弃损失函数，训练更新超网络的结构参数并得到丢弃概率；S5，利用丢弃概率更新基本单元，更新退火参数；重复S3～S5，更新网络参数和结构参数；S6，得到最终网络。本发明在保证较高的性能同时大幅度减少搜索时间和降低计算复杂度，保证了搜索的稳定性和实用性，可用于图像目标检测、分类等领域，提高图像处理速度。