Trong khoa học hình ảnh, xử lý hình ảnh là xử lý hình ảnh bằng cách sử dụng các phép toán toán học bằng cách sử dụng bất kỳ hình thức xử lý tín hiệu nào mà đầu vào là một hình ảnh, một loạt các hình ảnh hoặc video, chẳng hạn như một bức ảnh hoặc khung video; đầu ra của xử lý hình ảnh có thể là một hình ảnh hoặc một tập hợp các đặc tính hoặc các thông số liên quan đến hình ảnh. Hầu hết các kỹ thuật xử lý hình ảnh liên quan đến việc cô lập các mặt phẳng màu riêng biệt của một hình ảnh và xử lý chúng như tín hiệu hai chiều và áp dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu tiêu chuẩn cho chúng. Hình ảnh cũng được xử lý như tín hiệu ba chiều với kích thước thứ ba là thời gian hoặc trục z.
Xử lý hình ảnh thường đề cập đến xử lý hình ảnh số, nhưng xử lý hình ảnh quang học và tương tự cũng có thể. Bài viết này nói về các kỹ thuật chung áp dụng cho tất cả chúng. Việc mua lại hình ảnh (tạo ra hình ảnh đầu vào ở nơi đầu tiên) được gọi là hình ảnh
Liên quan chặt chẽ đến xử lý hình ảnh là đồ họa máy tính và tầm nhìn máy tính. Trong đồ họa máy tính, hình ảnh được làm thủ công từ các mô hình vật lý của các đối tượng, môi trường và ánh sáng thay vì được mua (qua các thiết bị hình ảnh như máy ảnh) từ những cảnh thiên nhiên, như trong hầu hết các bộ phim hoạt hình. Mặt khác, máy tính thường được coi là xử lý hình ảnh cao cấp, trong đó một máy / máy tính / phần mềm dự định giải mã các nội dung vật lý của một hình ảnh hoặc một dãy các hình ảnh (ví dụ, video hoặc cộng hưởng từ toàn thể 3D quét).
Trong khoa học hiện đại và công nghệ, hình ảnh cũng đạt được nhiều phạm vi rộng hơn do tầm quan trọng ngày càng tăng của hình học khoa học (thường là các dữ liệu khoa học / thực nghiệm phức tạp). Ví dụ bao gồm các dữ liệu vi mô trong nghiên cứu di truyền, hoặc kinh doanh danh mục đa tài sản theo thời gian thực trong lĩnh vực tài chính. Xử lý hình ảnh bằng kính hiển vi chuyên về xử lý các hình ảnh thu được bằng kính hiển vi.