עיבוד תמונה הוא תחום במדעי המחשב, מתמטיקה שימושית, הנדסת חשמל ואלקטרוניקה העוסק בעיבוד של תמונות ובמניפולציות שונות עליה. לרוב העיבוד נעשה בתחום הדיגיטלי לאחר שהתמונה כבר נדגמה אך שם התחום כולל גם עיבוד תמונה אופטית במערכות אופטיות בהם נעשה שילוב של עיבוד ספרתי ואנלוגי.