Pengolahan citra digital adalah salah satu cabang informatika (ilmu komputer) yang berkutat pada usaha untuk melakukan transformasi suatu citra menjadi citra lain dengan menggunakan teknik tertentu.

Definisi 
Berikut ini adalah definisi dasar yang dipergunakan dalam pengolahan citra digital.

Citra 
Citra adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinu menjadi gambar diskret melalui proses pencuplikan. Gambar analog dibagi menjadi N baris dan M kolom sehingga menjadi gambar diskret. Persilangan antara baris dan kolom tertentu disebut dengan piksel. Contohnya adalah titik pada baris n dan kolom m disebut dengan piksel .

Pencuplikan 
Pencuplikan (sampling) adalah proses untuk menentukan warna pada piksel tertentu pada citra dari sebuah gambar yang kontinu. Pada proses ini, dicari warna rata-rata dari gambar analog yang kemudian dibulatkan (didiskretkan). Pencuplikan sering juga disebut proses digitisasi. Pencuplikan merupakan bagian dari metodologi statistika.

Kuantisasi 
Adakalanya, dalam proses pencuplikan, warna rata-rata yang didapat dibulatkan ke tingkat warna tertentu. Contohnya, apabila dalam citra hanya terdapat 16 tingkatan warna abu-abu, nilai rata-rata yang didapat dari proses pencuplikan harus dibulatkan ke 16 tingkatan tersebut. Proses mengasosiasikan warna rata-rata dengan tingkatan warna tertentu disebut dengan kuantisasi.

Derau 
Derau (noise) adalah gambar atau piksel yang mengganggu kualitas citra. Derau dapat disebabkan oleh gangguan fisis (optik) pada alat akuisisi ataupun secara disengaja akibat proses pengolahan yang tidak sesuai. Contohnya adalah bintik hitam atau putih yang muncul secara acak dan tidak diinginkan di dalam citra. Bintik acak ini disebut dengan derau garam–merica. Banyak metode yang ada dalam pengolahan citra digital bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan derau.

Operasi 
Operasi yang dilakukan untuk mengubah suatu citra menjadi citra lain dapat dikelompokkan berdasarkan tujuan transformasi ataupun cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra.

Berdasarkan tujuan transformasi, operasi pengolahan citra digital dikelompokkan sebagai berikut:
 Peningkatan kualitas citra (image enhancement)
 Operasi peningkatan kualitas citra bertujuan untuk meningkatkan fitur tertentu pada citra.
 Pemulihan citra (image restoration)
 Operasi pemulihan citra bertujuan untuk mengembalikan kondisi citra pada kondisi yang diketahui sebelumnya akibat adanya pengganggu yang menyebabkan penurunan kualitas citra.

Berdasarkan cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra, operasi pengolahan citra digital dikelompokkan sebagai berikut:
 Operasi titik, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya hanya ditentukan oleh nilai piksel itu sendiri.
 Operasi area, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya dipengaruhi oleh piksel tersebut dan piksel lainnya dalam suatu daerah tertentu. Salah satu contoh dari operasi berbasis area adalah operasi ketetanggaan yang nilai keluaran dari operasi tersebut ditentukan oleh nilai piksel-piksel yang memiliki hubungan ketetanggaan dengan piksel yang sedang diolah.
 Operasi global, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya ditentukan oleh keseluruhan piksel yang membentuk citra.

Alat bantu matematika 
Alat bantu matematika yang sering dipakai dalam pengolahan citra adalah sebagai berikut:
 Statistik inheren
 Konvolusi
 Transformasi Fourier
 Representasi kontur

Algoritme 
Berikut ini adalah algoritme yang biasa dipakai dalam pengolahan citra. Algoritme di bawah ini dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan pendekatan yang dilakukan dalam memanipulasi citra asli.

Algoritme berbasis histogram 
Algoritme kelompok ini menggunakan histogram citra awal untuk menghasilkan citra baru.
 Peregangan kontras
 Ekualisasi histogram
 Filter minimum
 Filter median
 Filter maksimum

Algoritme berbasis matematika 
Algoritme pada kelompok ini menggunakan piksel/beberapa piksel untuk menjadi masukan suatu fungsi matematis untuk menentukan nilai piksel pada citra hasil.
 Biner
 Operasi ini berbasis operasi Boolean (AND, OR, NOT) untuk memanipulasi citra
 Aritmetika
 Operasi ini berbasis operasi aritmetika (penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian citra)
 Geometri

Algoritme berbasis konvolusi 
Algoritme jenis ini adalah salah satu proses penyaringan citra yang sering dilakukan pada proses pengolahan gambar dengan menggunakan masker tertentu.

Lihat pula 
 Pencitraan digital
 Grafika komputer
 Penglihatan komputer
 Digitisasi
 Analisis citra
 Perangkat lunak pengindraan jauh

Bacaan lebih lanjut 
 
 

 
Penglihatan komputer
Pencitraan digital