本发明公开了一种气动光学效应目标孪生图像的超快复原方法，包括以下步骤：在高速流场中，通过相机快速生成两帧目标孪生图像；S2、对两帧目标孪生图像进行快速离散傅里叶变换，分别建立图像湍流模糊退化模型；S3、将两个图像湍流模糊退化模型合并计算，消去相同的噪声项与退化模型中的相同项，并加入非负性约束项和空间相关性约束项，求解得到每帧目标孪生图像的模糊核；S4、将两帧目标孪生图像的边界分别进行微分连续延拓，抑制边界振铃效应；S5、根据求解的模糊核，并通过超拉普拉斯先验的快速非盲反卷积方法进行两帧目标孪生图像的复原；S6、对复原后的图像分别进行归一化，得到清晰图像。本发明能够对具有目标孪生图像的气动光学效应退化图像进行超快复原。