本发明提供了一种用于水下机器人的实时深海视频图像增强方法，所述方法包括以下步骤：通过拍摄设备采集深海视频图像，并从所述深海视频图像中提取所有的关键帧图像；将所述关键帧图像的饱和度、亮度、红色与最大蓝绿色通道差异值作为线性景深模型的输入，输出所述关键帧图像对应的景深图；由所述景深图独立获取所述关键帧图像的背景光和传输地图，通过所述背景光、传输地图结合水下成像模型实现对所述关键帧图像的增强。通过本发明可以针对性地解决深海视频图像模糊和清晰度低等问题，实现对深海视频图像的快速实时增强。