本发明公开了一种基于多尺度chebyshev多项式拟合的气动热辐射效应校正方法，包括：S2、将退化图像中心作为坐标原点，并以该坐标原点确定一个对称的坐标系统；S3、采用下采样方法，建立退化图像的多尺度图像金字塔；S4、选择chebyshev正交多项式作为基底来获取正交多项式系；S5、用chebyshev正交多项式曲面拟合构造正则化约束项并进行建模；S6、通过交替迭代的方法更新估计chebyshev正交多项式函数中的对应系数以及热辐射效应图b和潜在清晰图像s；S7、将b以及s上采样到上层尺度再次迭代，最终获得与输入同分辨率的热辐射效应图和潜在清晰图像。本发明能够通过多尺度chebyshev正交多项式拟合来校正气动热辐射效应，迭代优化次数少、鲁棒性高、精度高、气动热辐射效应校正图像无残留。