Ошибка, которую вы сделали, заключалась в использовании [] (квадратные скобки) вместо () (кривые скобки)
Исправить просто:
for j in range(640):
for i in range(400):
# nimg[j][i] = resam(img, x, y)
K2 = K/2
sum = 0.0
a = -K2
for s in range(a,K2+1, 1):
for t in range(a,K2+1, 1):
sum += resam(img,x+(K2*d), y+(K2*d))
nimg[j][i] = int(sum/(K*K))