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Unter Bildverarbeitung versteht man in der Informatik und der Elektrotechnik die Verarbeitung von Signalen, die Bilder repräsentieren, beispielsweise Fotografien oder Einzelbilder aus Videos. Das Ergebnis einer Bildverarbeitung kann wiederum ein Bild sein oder auch eine Menge von Merkmalen des Eingabebildes (siehe Bilderkennung). In den meisten Fällen werden Bilder als zweidimensionales Signal betrachtet, so dass übliche Methoden aus der Signalverarbeitung angewandt werden können.
Bildverarbeitung ist zu unterscheiden von der Bildbearbeitung, die sich mit der Manipulation von Bildern zur anschließenden Darstellung beschäftigt.