本发明属于计算机图像处理领域，涉及一种基于照度表面建模的彩色图像渐晕复原方法，包括：将原始彩色渐晕图像转换到HSI空间；提取渐晕图像的前景和背景区域；利用彩色图像分解技术，实现原始彩色渐晕图像结构和纹理的分解，获取其彩色结构图像，并将转换到HSI空间；在图像的背景区域内，按照均匀性原则选取中心点；计算任意两个中心点之间的径向距离；对所有待建模点的建模，获得建模后的曲面；以建模获得的曲面作为渐晕函数，得到渐晕复原后的彩色图像。本发明具有良好的自适应性，在实际工程中易于实现。