本发明属于遥感图像处理技术领域，具体为一种基于核函数和联合字典的非线性高光谱图像异常探测算法。本发明通过在异常探测问题中引入联合字典表示的方法，并通过核函数实现字典元素的非线性组合对待测像元进行表示，然后将异常字典的表示系数用于获得最终的异常探测结果。更进一步，本发明从高光谱图像的非线性混合模型出发，结合实际高光谱图像非线性特征的物理意义，有效地克服了线性异常探测和简单核函数映射方法的不足。联合字典的引入，考虑了高光谱图像的空间关系和异常像元的全局特征，从而获得更优的探测效果，同时具有良好的抗噪声能力。在实际的高精度非线性异常探测方面有着重要的应用价值。