本发明提供了一种气动光学效应空变模糊图像不均匀分块的图像复原方法，包括以下步骤：输入气动光学效应空变图像；滤除对模糊核估计不利的小结构图像，得到多个带有大结构的梯度域图像的待估计模糊核图像块集合；根据待估计模糊核图像块集合中的索引坐标进行行列区分，得到行离散序号组与列离散序号组的两组排序组；删除两组排序组中相邻元素小于预设阈值的行或者列，剩余的行和列所划分的图像块组成待插值模糊核图像块集合；求解待估计模糊核图像块集合和待插值模糊核图像块集合中各个图像块的模糊核；利用超拉普拉斯先验图像退化模型复原图像块，并拼接成完整图像。本发明能够满足在多目标，复杂的宽视场湍流场景下的图像复原工作。