本发明公开了一种傅里叶域内逆向感知的单帧红外非均匀性检测方法，将原始单帧红外图像分解为若干个加权非重叠图像子块，并对其进行傅里叶‑对数变换，获得每个加权非重叠图像子块相应对数域下的傅里叶能谱；从所述若干个加权非重叠图像子块的傅里叶能谱中计算最小傅里叶能谱；根据所述最小傅里叶能谱确定基于逆向感知理论下可能出现非均匀性特征的虚警数，再根据虚警数和选取的经验阈值构造可表示非均匀性傅里叶能谱分布的二值映射；根据所述二值映射对原始单帧红外图像的傅里叶能谱进行滤波，并通过傅里叶逆变换获得红外图像的非均匀性检测结果。本发明基于图像傅里叶域的频谱分布特性，利用人类视觉系统逆向感知理论实现红外图像的非均匀性检测，以达到对单帧红外图像像质提升效果。