本发明提供了基于深度信息分离天空区域的单幅图像去雾方法及装置，主要包括以下步骤：(1)采用SLIC超像素分割方法，对含有天空的有雾图像进行过分割预处理，得到过分割图像；(2)提取区域的深度信息，对过分割图像进行区域合并，分离天空和非天空；(3)以天空区域的平均值估计大气光值，然后分别计算天空和非天空区域的透射率，形成整幅图像的透射率分布图；(4)由大气光值和透射率分布图，复原无雾图像。本发明结合超像素分割和区域合并技术，能够精准提取天空与景物的交界线，获得准确而完整的天空区域，不仅可得到可靠的大气光值，同时能避免天空失真，减少天空边界处由景深突变而引起的光晕现象，实现图像去雾。