本发明公开了一种基于非线性像元分析的高光谱图像阴影补偿方法，本发明的阴影补偿算法可分为三个部分：端元提取、丰度估计和阴影区域重建。本发明根据图像阴影区域像元可能存在光子的多次相互作用，首先从图像的阴影区域和非阴影区域提取端元，并利用阴影区域的端元和基于非线性混合模型的解混算法估计阴影区域像素的丰度。最后，利用非阴影区域的端元和阴影区域的像素丰度值对阴影区域像素进行重构补偿高光谱图像中的阴影部分。本发明能够使用各种非线性解混模型进行对阴影区域像元进行丰度估计，并对阴影区域像元进行重构。