本发明公开一种非均匀介质的光声内窥图像重建方法及其系统，包括：获取待重建图像内实际声源位置、虚拟声源位置、超声探测器位置以及实际声源处声速和实际声源处生物组织密度；根据实际声源位置、虚拟声源位置和声速，确定第一Green函数；获取实际声源位置的第一光声信号以及实际声源和超声探测器间的信号频率响应；根据声速、密度、第一光声信号、信号频率响应和第一Green函数，确定第二Green函数；获取超声探测器位置的第二光声信号；根据第二Green函数和第二光声信号，确定待测生物组织表面各点初始声压值；对各初始声压值进行归一化处理，得到重建图像。本发明通过考虑成像组织声学特性的非均匀介质，对光声内窥图像进行重建，以提高图像的质量。