Le traitement d'image (souvent abrégé en TI par les spécialistes) désigne en informatique l'ensemble des traitements automatisés qui permettent, à partir d'images numérisées, de produire d'autres images numériques ou d'en extraire de l'information.
Il s'agit donc d'un sous-ensemble du traitement du signal dédié aux images et aux données dérivées comme la vidéo (par opposition aux parties du traitement du signal consacrées à d'autres types de données : son et autres signaux monodimensionnels notamment), tout en opérant dans le domaine numérique (par opposition aux techniques analogiques de traitement du signal, comme la photographie ou la télévision traditionnelles).
Dans le contexte de la vision artificielle, le traitement d'image se place après les étapes d'acquisition et de numérisation, assurant les transformations d'images et la partie de calcul permettant d'aller vers une interprétation des images traitées. Cette phase d'interprétation est d'ailleurs de plus en plus intégrée dans le traitement d'image, en faisant appel notamment à l'intelligence artificielle pour manipuler des connaissances, principalemement sur les informations dont on dispose à propos de ce que représentent les images traitées (connaissance du domaine).
La compréhension du traitement d'image commence par la compréhension de ce qu'est une image. Le mode et les conditions d'acquisition et de numérisation des images traitées conditionnent largement les opérations qu'il faudra réaliser pour extraire de l'information. En effet, de nombreux paramètres entrent en compte, les principaux étant :