本发明涉及一种高光谱影像半监督弱信号解混方法，属于图像处理领域。该方法包括以下步骤：S1：获取卫星对指定地面范围的遥感观测影像，完成影像辐射矫正和大气矫正预处理工作；S2：采用影像光谱波峰波谷粗分析和实地勘测相结合的方式估测出卫星所观测的地区可能存在的弱信号地物，包括藻类污染的水体和工业废水污染的地面；通过实验室测量弱信号所代表的标准光谱；S3：对经过预处理的遥感影像进行初始化工作来获得影像中典型地物的初始光谱和对应的丰度分布范围；S4：采用包括无监督模块、有监督模块和稀疏正则项的模型来估测影像中地物的光谱和对应的地物分布；同时获得弱信号地物的分布范围和混合成份。