本发明公开一种海面红外图像增强方法，包括：输入待增强的海面红外图像，对所述待增强的海面红外图像进行顶帽变换得到感兴趣区域；对所述感兴趣区域图像进行自适应分割得到所述待增强的海面红外图像的辐射源二值化标记图像，并利用所述辐射源二值化标记图像确定辐射源区域图像，以及根据所述辐射源二值化标记图像构建辐射源抑制图像；以海天线为基准确定所述海面红外图像的陆空区域局部照度图和海水区域局部照度图；根据所述陆空区域局部照度图和所述海水区域局部照度图构建局部导引图对所述待增强的海面红外图像进行背景增强得到所述海面红外图像的背景增强图；将所述辐射源区域图像叠加至所述海面红外图像背景增强图上得到所述海面红外图像的增强结果。