本发明公开一种基于压缩感知的CBCT图像重建方法，包括：降采样采集待重建的CBCT数据；采用迭代算法对待重建的CBCT数据进行迭代计算；在迭代计算的每一次迭代过程中，采用预先训练的双字典模型对迭代结果进行图像重建；双字典模型包括：低精度字典，高精度字典；低精度字典用于对迭代计算的当前迭代结果进行稀疏表达；高精度字典用于采用低精度字典稀疏表达的结果重建CBCT图像；将高精度字典重建的CBCT图像作为下一次迭代过程的输入，直至获取的CBCT图像达到预定精度，停止迭代计算，获取最终的CBCT重建图像。本发明提供的技术方案，能够在保证CBCT重建图像临床应用的前提下，显著降低图像引导放疗中单次CBCT扫描时患者所受X射线剂量，并减少CBCT扫描时间。