在统计学与概率论中,协方差矩阵(covariance matrix)是一个矩阵,其每个元素是各个向量元素之间的协方差。协方差矩阵能导出一个变换矩阵,这个矩阵能使数据完全去相关(decorrelation),它是从标量随机变量到高维度随机向量的自然。假设 X 是以 n 个标量随机变量组成的列向量,并且μ 是其第k个元素的期望值,即,;协方差矩阵然后被定义为:矩阵中的第(i,j)个元素是xi与xj的协方差。这个概念是对于标量随机变量方差的一般化推广。