本发明公开了一种基于形态分量分析特征融合的水声目标识别方法，包括以下步骤：S1、对水声目标辐射噪声进行预处理，提取出目标的特征图像；S2、对S1中提取的目标特征图像，建立目标特征图像的稀疏模型；S3、对S2中建立的特征稀疏模型进行特征分量的分离，并利用分离的特征分量构建出目标的G特征；S4、利用S3中分离的特征分量，分别训练得到各分量稀疏表示的公共冗余字典；S5、设计基于形态分量分析的特征融合框架，通过融合框架构建出目标的融合特征；S6、设计基于卷积的识别网络，利用S5中的融合特征训练该识别网络，得到一个高准确率的识别网络，本发明实现对具有相似特征的目标的识别分类，提高识别的准确率。