本发明公开了一种低采样率下的深度学习图像恢复方法，包括采样步骤和重建步骤，其中，采样部分引入离散小波变换，减少了由于应用单一尺度采样方法所丢失的高频部分内容，提高了方法的图像重建质量。将采样部分的矩阵乘法转换为半张量积的形式，显著减小了采样矩阵的大小，减少了矩阵的存储空间，节约了大量的计算资源。将AMP算法以去噪视角展开到深度卷积网络中，提高了图像的视觉效果和重建速度。在低采样率的条件下，与其他方法相比，本发明方法有着更好的量化指标和重建效果，在存储空间占用和运行时间方面有着优势，获得了更好的视觉效果。