本发明公开了一种基于深度学习融合模型的高速公路车辆图像检索方法，包括如下步骤：S1、采用基于Faster‑RCNN的目标检测切割模型构建车辆检索图像数据集；S2、采用DenseNet121、ResNet50与VGG16网络作为检索网络，构建多种不同的基于单特征多网络融合深度学习模型车辆图像检索模型与多网络多特征融合深度学习模型车辆图像检索模型进行图像检索；S3、构建基于深度学习融合模型的实验结果评价指标，分别对基于深度学习融合模型的高速公路车辆图像检索方法的检索精确度与检索时效性进行评估。本发明构建的模型性能优于单网络模型，在高速公路场景中检索正确率均高于97％，且平均检索时间并未明显增加。