鉴于图像传感器普遍存在非均匀性问题，本文提出了一种基于最小二乘法的分段线性插值的非均匀校正算法。该算法结合了最小二乘拟合法以及分段线性校正方法的优点，在大场景动态范围内都可实现良好的校正效果。采用科学级CMOS为实验对象，经本文提出的算法校正后，在整个工作照度范围下非均匀度相比原始图像可降低约42%。并与几种经典校正算法进行对比分析，结果表明该校正算法可适应的场景动态范围更大，在整个工作照度环境下可得到更好的平均校正效果。