一种适用于非均匀光照明的哈特曼波前测量仪，包括分光镜、光强分布测量仪、重构矩阵计算器、微透镜阵列、CCD相机、斜率计算器和波前重构器；光强分布测量仪首先测量出入射波前的光功率密度，重构矩阵计算器根据入射波前的光功率密度和所需复原像差的类型计算得到重构矩阵，斜率计算器根据CCD相机采集得到的光斑阵列计算得到被测波前的斜率向量，波前重构器根据斜率向量和重构矩阵计算得到被测波前。本发明改进了哈特曼波前传感器采用模式法波前复原过程中重构矩阵的计算方法，提高了当入射光强不均匀时，重构矩阵算法中波前斜率的计算精度，为高精度复原非均匀光照明条件下的入射波前提供了核心解决方案。