本发明涉及遥感图像处理技术领域，特别涉及一种基于字典优化的核联合稀疏表示高光谱图像分类方法，包括提取高光谱图像的主成分特征图并进行基于重建的形态学处理；对形态学处理后的图像进行超像素分割；提取LBP纹理特征，将每块超像素中间的特征位置的像素作为字典备选子集；在每一类字典备选子集中，令每个像素都作为字典，计算该类字典备选子集中其他像素的残差并求平均值按升序排列，前5％平均值对应的像素组成优化后的字典子集；在超像素边缘和固定邻域双重约束下使用核联合稀疏表示方法获得图像的分类结果；本发明可有效提升图像分类精度。