本发明涉及一种基于Zernike多项式拟合的二维温度场和浓度场成像方法，主要包括以下步骤：对于多角度激光吸收光谱成像传感器，每个角度等间距布置一定数目探测器，激光器发出的激光穿过待测区域并被光电探测器接收，得到M个激光吸收光谱数据；待测区域被离散为N个网格，用K项Zernike多项式拟合吸收谱线在离散网格内局部积分吸收率分布；利用探测得到的积分吸收率求解得到Zernike多项式拟合系数，结合Zernike多项式矩阵得到吸收谱线的局部积分吸收率分布，利用双线法测量原理，获取待测区域内温度场和浓度场信息。该方法将待求解量从离散网格内的局部积分吸收率转为Zernike多项式系数，减少了未知数数目，有效降低了方程病态性，在燃烧动态监测领域具有重要应用价值。