本发明提出了一种棉花异性纤维在线检测方法及系统，步骤为：偏振相机实时对激光照射的棉花的检测区域进行图像采集；采集的图像组成样本数据，对样本数据进行数据增强，得到增强后的样本集；利用迁移学方法对样本集进行预训练得到预分类的图像；预分类的图像经过并行级联深度学习方法进行识别分类得到异纤的种类及位置；通过CLAHE算法对识别分类后的图像进行直方图均衡得到带有目标检测框的异纤位置；异纤ROI算法对目标检测框的异纤位置进行提取得到异纤目标的几何参数。本发明实现了光机电算一体化，能够针对各种异性纤维实现超高准确率的检测，准确率能够达到98%以上；通过组合两种并行卷积神经网络，实现多类异纤在线准备分类识别。