La evaluación en tiempo real de la ubicación y nivel de daño en la masa rocosa es esencial para prevenir desastres en la ingeniería subterránea. Sin embargo, la heterogeneidad de la masa rocosa, que resulta de la presencia de medios rocosos estratificados, fallas y poros, dificulta caracterizar con precisión la evolución del daño en tiempo real. Para abordar este problema, se propone un método mejorado para la caracterización del daño en rocas. Este método optimiza la solución de la trayectoria de propagación de ondas acústicas más corta a nivel global en el medio y lo verifica con modelos de medios estratificados y defectuosos. Con base en esto, se establece la relación entre los resultados de la inversión del campo de velocidad de onda y la distribución del daño en la roca, logrando así una caracterización cuantitativa de la distribución y grado de daño en la roca. Por lo tanto, el método mejorado es más adecuado para medios rocosos heterogéneos. Finalmente, el método propuesto se utilizó para caracterizar el proceso de evolución de la distribución de daños en medios rocosos durante experimentos de compresión uniaxial. Los resultados obtenidos se compararon y analizaron con patrones digitales de motas, y se discuten los factores influyentes durante el uso del método propuesto.