本申请涉及高光谱激光雷达技术领域，提供一种图像融合方法、高光谱激光雷达传感器及系统。所述方法包括：利用GPS的原子钟时间校准激光扫描仪、光谱仪和惯性测量单元IMU的时间；控制激光扫描仪对探测区域进行扫描成像，得到三维点云图像，并控制激光扫描仪触发光谱仪对探测区域进行光谱成像，得到高光谱图像；控制GPS和IMU采集信号，得到GPS信号和IMU信号；将三维点云图像、高光谱图像、GPS信号和IMU信号发送至图像处理设备，以供图像处理设备基于GPS信号和IMU信号对三维点云图像和高光谱图像进行融合。本申请图像融合方法可以最大限度地消除高光谱图像和三维点云图像之间的几何误差，从而提高两图像的融合精度。