针对图像去雾算法在天空区域出现恢复不真实以及雾气浓度估计精度不足等问题，本文提出天空区域分割和雾气浓度估计的去雾算法。首先，为了提高透射率的估计精度以及提升去雾效果，利用梯度阈值和亮度阈值分割天空区域。其次，采用改进的暗通道先验和四叉树细分法估计大气光值。最后，针对天空区域和非天空区域采用不同的透射率估计方法，对于天空区域采用亮通道先验方法，对于非天空区域提出了线性雾气浓度估计模型。结合像素点概率分布得到透射率并采用引导滤波方法进行边缘细化，利用大气散射模型获得最终复原图像。实验结果表明，去雾后的图像在主观和客观质量评价方面表现良好，所提出的算法能够使天空区域恢复自然，去雾更加彻底，增加了图像细节的清晰度。本文算法的运行速率与当前主流算法相当，针对不同有雾场景去雾表现的稳定性优于其它算法。