本发明公开了一种多区域复杂损伤缺陷特征综合分析方法，包括：从红外检测中获取到大尺寸试件的红外热图像序列，从红外热图像序列中获取大尺寸试件的红外热重构图像；将红外热重构图像分解成基础层红外热图像和细节层红外热图像；利用多目标优化导向滤波分别获取各基础层红外热图像之间的热幅值融合权重图和细节层红外热图像之间的热幅值融合权重图；将不同区域典型类型缺陷热重构图像间的细节层热图像信息和基础层热图像信息进行融合，得到融合了多张多检测区域重构热图像有效信息的基础层热图像和细节层热图像。本发明提升了算法在应对复杂缺陷类型判别的准确性，解决了单张检测图像缺陷不完备的问题，提升了融合图像的缺陷边缘清晰度和对比度。