本发明提供了一种工业相机摄影测量图像亮度补偿方法，包括如下步骤：a)对白色硫酸钡墙面进行照明；b)对所述余弦辐射体拍照，并采集图像；c)对图像进行预处理；d)对去噪后图像的灰度值进行离轴照度衰减补偿；e)将图像分为左右两部分；f)描述像素位置‑灰度值之间的函数关系；g)求解所述未知参数的估计值；h)构建灰度衰减模型的误差方程和法方程；i)求解未知参数的最小二乘解；j)求解衰减系数；k)重复步骤f)‑j)，求解另一半图像上各个像素位置的衰减系数；l)得到黑盒模型的补偿模板；m)将所述黑盒模型的补偿模板与离轴照度衰减补偿模板组合，形成全局整体补偿系数矩阵，对所述工业相机拍摄的其他图像进行补偿。