本发明公开了一种基于分数阶微分算子的L₀范数约束和自适应加权梯度的湍流退化图像复原的方法，包括建立湍流退化图像恢复的基本空间不变数学模型；建立图像尺度由粗到细的多尺度金字塔框架；在不同的金字塔尺度下建立基于分数阶的L₀范数约束的潜在清晰图像优化模型，估计潜在清晰图像；对估计的潜在清晰图像使用双边滤波器进行滤波，并建立连续边缘的加权模型；建立自适应加权梯度的点扩展函数估计模型，并在频域内采估计出点扩展函数；迭代求出对应图像尺度下的潜在清晰图像和点扩展函数，利用点扩展函数的相似性度量设定优化迭代循环的迭代终止条件；并迭代输出潜在清晰图像和点扩展函数；最后利用点扩展函数恢复湍流退化图像，获得清晰图像。