本发明公开了一种多幅亮度不均匀图像的色彩校正与自然度恢复方法，属于图像处理中的色彩校正技术领域。包括：获取至少两幅待处理影像，将每一幅所述待处理影像分解为照度分量和反射率分量；对每一幅所述待处理影像的照度分量进行自适应亮度改善和对比度增强，并采用颜色一致性优化策略进行优化；将每一幅优化后的所述待处理影像的照度分量和其对应的反射率分量合成为增强后的影像，并进行多波段混合以生成镶嵌图；采用分块的Wallis变换得到恢复后的每一幅所述待处理影像。本发明给出了用于多波段混合的定权策略，同时仅对图像的照度分量进行图像增强和颜色一致性优化有效地保留了图像的细节信息，两者组合实现了影像间强度的均匀过渡。