本发明公开一种双曲正切变形函数变换的非线性水下图像增益算法。因水体透明度和光线等原因，水下光学图像存在明显噪声污染、对比度、亮度、饱和度低、颜色失真等问题，通过本发明算法变换可以得到明显改善。首先读取水下光栅图像文件为矩阵数据，分别提取RGB三个通道的3层矩阵数据，构造一个带有伸缩系数k的基于双曲正切变形函数，适宜的伸缩系数k可控制增益程度和重点增益色阶范围，使用该函数对分别对RGB三个通道的3层矩阵数据进行增益变换，再将三颜色通道合并，转换成新的图像。通过本发明算法对水下光学图像进行处理，提高水下图像对比度、亮度，合理再分配重要色阶，在图像细节信息得以保留甚至增强的同时，暗部区域及色阶得以改善。