本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种基于自适应线性灰度化的图像增强方法及系统。该方法首先采集自然图像并对自然图像灰度化得到灰度图像；对灰度图像进行灰度线性变换得到线性灰度图像，灰度线性变换的线性公式中截距的取值范围由灰度图像的灰度均值确定；线性公式中线性斜率的取值范围由线性灰度图像的灰度直方图对应的斜率关系模型和灰度图像的灰度均值确定；根据线性灰度图像的灰度直方图的峰值、连续程度和区域面积占比，从多张线性灰度图像中选取出灰度增强图像。本发明根据灰度均值和斜率关系模型得到灰度线性变换的线性公式中截距和线性斜率的取值范围，达到了减少遍历次数和提高计算速度的目的。