本发明公开了一种多尺度像素级深度优化的图像修复方法，包括以下步骤：利用纹理合成和自动结构延伸的图像修复方法对待修复区域进行图像修复，以得到图像修复区域；利用图像金字塔对图像修复区域和图像已知区域进行多尺度特征匹配；建立联合熵优化模型；获取图像修复区域的像素；将图像修复区域的像素依次导入到联合熵优化模型中；通过联合熵优化模型对图像修复区域的像素进行优化调整，生成像素优化结果；根据像素优化结果获取最终修复图像。本发明结合多尺度特征匹配和像素级联合熵修复，提高修复效果，有效减少修复过程中的人为痕迹，让修复后的颜色、纹理等特征保持高度一致，提升修复质量，并最大限度地减少计算资源、存储资源的消耗。