本发明公开了一种基于改进的GoDec算法的红外与可见光图像融合方法，包括：获取红外图像和可见光图像；通过改进的GoDec算法对红外图像和可见光图像矩阵进行GoDec分解，并分别得到低秩图像和稀疏图像；对低秩图像进行非下采样Contourlet变换，分别得到高频子带和低频子带；利用分层贝叶斯方法融合低频子带，利用相位一致性融合高频子带，进行逆变换得到融合后的低秩分量；使用加权平均策略融合稀疏图像得到稀疏分量，叠加低秩分量和稀疏分量得到融合图片。本发明解决了红外与可见光图像融合时融合图像的边缘强度，平均梯度以及视觉信息保真度等图像评价指标不高的问题，非采样Contourlet变换更好地弥补了小波变换和Contourlet变换在图像融合特征描述、方向性等方面的缺陷。