本发明公开了一种基于权重学习的着色方法，包括以下步骤：选取多幅灰度图像和相应彩色图像，分别计算灰色图像和相应彩色图像相邻像素间的特征差异，作为训练数据集；基于所述训练数据集，利用随机森林算法训练权重学习模型；在待着色的目标灰度图像上标记颜色；对目标灰度图像提取相邻像素间的特征差异，作为权重学习模型的输入，得到最优权重；根据颜色标记和所述最优权重进行色彩传递，获取目标灰度图像对应的彩色图像。本发明的着色方法，利用学习的方式获得权重，能够获得更优的像素间的相互关系，并取得较好的着色效果。