本发明公开了一种多尺度自校准气动光学效应湍流退化图像复原方法，包括以下步骤：S1、提取原始气动光学效应湍流退化图像的特征图；S2、通过预先构建的自校准网络对特征图进行校准，得到针对湍流退化图像局部模糊区域校准的局部融合特征图；S3、对原始气动光学效应湍流退化图像的特征图进行多尺度卷积恢复，得到针对全局区域的全局恢复特征图；S4、将局部融合特征图和全局恢复特征图合并，并通过卷积对合并后的特征图进行图像复原。本发明能在利用图像潜在高、低分辨率空间信息的同时兼顾到图像的多尺度信息，从而精准复原气动光学效应湍流退化图像。