本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种基于无监督领域自适应的多模态三维脑图像融合方法。包括：获取源域数据集和目标域数据集；利用限制对比度自适应直方图均衡化进行图像预处理；构建风格迁移模型，包括生成对抗网络架构；将源域图像和目标域图像输入到风格迁移模型进行训练，将源域图像通过训练好的风格迁移模型转换到目标域生成新的目标域图像；构建图像融合模型，用于多模态三维脑图像的融合；将新的目标域图像、源域图像对应的MRI成像及待融合的荧光成像输入到图像融合模型进行融合，得到多模态三维脑图像。优点在于：基于领域自适应方法，在不使用细胞构筑成像标签的情况下实现高结构相似度的高效多模态猕猴脑成像融合。