本发明公开了一种基于并行运算的非下采样轮廓波变换优化方法，包括以下步骤(1)根据GPU和CPU配置情况，计算执行NSCT算法中多尺度分解与不同级别方向分解所需要启用的GPU数目和开启的CPU线程数，以及分配给每个GPU的实际计算量；(2)对NSCT分解与重构过程进行并行性分析，发现可以将图像数据移动至GPU，计算卷积，计算结果回存等过程进行并行处理；(3)使用OpenMP和CUDA并行执行NSCT分解和重构过程。本发明方法可以通过并行执行数据移动、像素级并行计算卷积等过程，显著提高NSCT运算速度，降低运行时间，提高NSCT算法的实用性。