一种分步筛选有效信号的曲面结构缺陷全聚焦成像方法，属于无损检测技术领域。该方法采用相控阵超声检测仪、计算机和线性阵列相控阵探头组成的检测系统，采取水浸耦合方式采集曲面工件全矩阵数据。设置合理阈值进行第一次有效信号筛选，利用全聚焦实现曲面轮廓成像，并获取曲面轮廓位置信息。提高阈值范围，对第一次筛选出的有效信号进行第二次筛选，根据曲面轮廓信息和费马原理计算声束在水和待测工件中的传播路径，并利用全聚焦方法进行内部缺陷成像，实现缺陷定量。本方法能够大幅减少曲面结构缺陷成像中的冗余信号，提高计算效率，同时能够保证成像质量，具有较高的工程应用和推广价值。