本申请公开了一种自然图像的超像素分割方法及装置，涉及计算机视觉技术领域，包括以下步骤：对自然图像进行多特征提取得到若干类特征数据，并将若干类特征数据整合成多维度特征数据矩阵；将多维度特征数据矩阵输入预先构建的单核亲和图学习模型中,并利用交替方向乘子法求解输入完成后的模型得到若干个表示系数矩阵；根据若干个表示系数矩阵构建目标亲和图矩阵，并将目标亲和图矩阵输入谱聚类算法中以得到分割的超像素图像。本申请利用了图像不同维度的特征信息，能够有效提高自然图像的超像素分割效果，使得超像素块更加有利于区别图像中的多目标对象，尤其是在纹理变化和轮廓边界处。