高斯金字塔(Gaussian Pyramid)是图像处理中一种多尺度表示方法。你可以简单理解成:把一张图片不断"高斯模糊 + 缩小",得到一组从大到小的图片。
比如原图是 512×512:
第0层 512 × 512 原图
↓ 高斯滤波 + 下采样
第1层 256 × 256
↓
第2层 128 × 128
↓
第3层 64 × 64
假设有一张 4×4 灰度图:
10 20 30 40
20 30 40 50
30 40 50 60
40 50 60 70
向下采样不是简单地隔一个取一个,而是两步:
原图
↓
① 高斯滤波:先平滑
↓
② 下采样:每隔一个像素取一个
↓
尺寸变成原来的 1/2 × 1/2
1. 先做高斯滤波
为了方便计算,我们先用一个简单的 3×3 高斯核:

例如计算中间这个位置:
10 20 30
20 30 40
30 40 50
做加权平均:
(1×10+2×20+1×30+2×20+4×30+2×40+1×30+2×40+1×50)/ 16 = 1610+40+30+40+120+80+30+80+50 = 16450 ≈ 28.1
所以原来中心位置的 30,经过高斯滤波以后,大约还是:28
为什么变化不大?
因为周围本身就是:
10 20 30
20 30 40
30 40 50
变化非常平滑。
如果中间突然出现一个很大的值,例如:
10 20 30
20 255 40
30 40 50
经过高斯滤波以后,255 就会被周围像素平均掉,不会那么突兀。这就是平滑。
2. 再进行下采样
假设高斯滤波之后得到:
15 22 32 38
22 30 40 48
32 40 50 58
38 48 58 65
接下来每隔一个像素取一个,例如取:
● × ● ×
× × × ×
● × ● ×
× × × ×
于是:
15 32
32 50
这就是一次高斯金字塔向下采样。
整个过程可以记成:
4×4 原图
10 20 30 40
20 30 40 50
30 40 50 60
40 50 60 70
↓
高斯滤波
↓
15 22 32 38
22 30 40 48
32 40 50 58
38 48 58 65
↓
隔行隔列取值
15 32
32 50
↓
2×2 图像