本发明公开了一种基于图像自动分区的非均质材料多参数反演方法及装置，方法包括：制作散斑试件，将散斑试件固定在试验机上，采集原始散斑图像，通过试验机向散斑试件施加第一载荷，采集M幅第一散斑图像；计算位移场，排除刚体平动和刚体转动，得到M幅校正后的第二散斑图像；在原始散斑图像上选取待测范围；根据位移场计算应变梯度，自动将待测范围划分为第一区域至第N区域，分别计算第一区域至第N区域的弹塑性本构参数。通过计算应变梯度自动将待测范围划分为多个区域，能够在一次加载实验中自动完成待测范围的区域划分，无需在加载试验前通过硬度测试等方法进行人工分区，简化非均质材料弹塑性本构参数测量的过程。