本发明公开了一种布里渊散射谱图像中温度和应变信息同时提取方法及系统，涉及分布式光纤传感领域。步骤如下：获取大有效面积光纤的双峰布里渊散射谱以及谱峰对应的布里渊频移温度系数和应变系数；将若干组双峰布里渊散射谱进行随机组合形成布里渊散射谱图像矩阵，布里渊散射谱图像矩阵作为卷积神经网络的训练集；采用训练集训练卷积神经网络，并利用误差反向传播算法迭代优化卷积神经网络的参数，得到训练完成的卷积神经网络；把实际测量的布里渊散射谱数据作为测试集，输入到训练完成的卷积神经网络中，在网络输出端同时得到温度和应变信息。本发明在保证测量精度的同时，实现了温度和应变同时测量，显著缩短数据处理时间，满足快速测量的需求。