本发明提供一种基于热核金字塔的各向异性小波图像处理方法。理论部分：该小波由图像金字塔相邻层间的热核差得到，等同于热扩散偏微分方程基础解关于时间的负一阶导；实现部分：1）映射图像为权重无向图，编码结构特性到拉普拉斯矩阵内，实现各向异性热扩散；2）将图像分为具有重叠的图像子块，以并行方式计算各图像块的小波，采用重叠分块法可减少计算量并有效消除重组后的块效应；3）采用Krylov子空间技术加速图像块小波变换计算，避免耗时的矩阵谱分解。应用部分：本发明可应用于具有结构保护的图像处理中。本发明所提出的数据相关的各向异性小波方法实现图像的结构保护多尺度分解，并在多种图像处理应用中展现了卓越性能。