การประมวลผลภาพ (Visual computing)เป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกสาขาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับภาพและแบบจำลอง 3 มิติเช่นกราฟิกคอมพิวเตอร์การประมวลผลภาพ การแสดงภาพ คอมพิวเตอร์วิชั่นความเป็นจริงเสมือนและความเป็นจริงเสริมการประมวลผลวิดีโอและวิทยาการภาพเชิงคำนวณการประมวลผลภาพยังรวมถึงแง่มุมต่างๆ เช่นการรู้จำรูปแบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ การเรียนรู้ของเครื่อง และห้องสมุดดิจิทัล ความท้าทายหลักคือการได้มา การประมวลผล การวิเคราะห์ และการแสดงผลข้อมูลภาพ (ส่วนใหญ่เป็นภาพและวิดีโอ) พื้นที่การประยุกต์ใช้ ได้แก่ การควบคุมคุณภาพทางอุตสาหกรรม การประมวลผล และการแสดงภาพทางการแพทย์ การสำรวจ หุ่นยนต์ระบบมัลติมีเดีย มรดกเสมือนจริง เทคนิคพิเศษในภาพยนตร์และโทรทัศน์ และวิทยาการเกมการประมวลผลภาพยังรวมถึงศิลปะดิจิทัลและการศึกษา ด้านสื่อดิจิทัล ด้วย

การประมวลผลภาพ^{[ 1 ]} เป็นคำที่ค่อนข้างใหม่ ซึ่งได้รับความหมายในปัจจุบันราวปี 2548 เมื่อมีการจัดการประชุมสัมมนาวิชาการนานาชาติเกี่ยวกับการประมวลผลภาพเป็นครั้งแรก^{[ 2 ]}สาขาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับภาพ เช่น รูปแบบภาพ วิธีการกรอง โมเดลสี และเมตริกภาพ มีวิธีการทางคณิตศาสตร์และอัลกอริธึมร่วมกันมากมาย เมื่อนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่ทำงานในสาขาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับภาพ เช่นกราฟิกคอมพิวเตอร์การประมวลผลภาพและคอมพิวเตอร์วิชั่นสังเกตเห็นว่าวิธีการและการใช้งานของพวกเขามีความทับซ้อนกันมากขึ้น พวกเขาจึงเริ่มใช้คำว่า "การประมวลผลภาพ" เพื่ออธิบายสาขาเหล่านี้โดยรวม และวิธีการเขียนโปรแกรมบนฮาร์ดแวร์กราฟิก เทคนิคการจัดการข้อมูลขนาดใหญ่ ตำราเรียนและการประชุม ชุมชนวิทยาศาสตร์ของสาขาวิชาเหล่านี้ และกลุ่มทำงานในบริษัทต่างๆ ก็ผสมผสานกันมากขึ้นเรื่อยๆ

นอกจากนี้ แอปพลิเคชันต่างๆ ยังต้องการเทคนิคจากหลายสาขาเหล่านี้พร้อมกันมากขึ้นเรื่อยๆ ในการสร้างแบบจำลองที่มีรายละเอียดสูงของวัตถุที่ซับซ้อน คุณต้องใช้การจดจำภาพเซ็นเซอร์ 3 มิติ และอัลกอริธึมการสร้างภาพขึ้นใหม่ และในการแสดงแบบจำลองเหล่านี้อย่างสมจริง คุณต้องใช้เทคนิคการเรนเดอร์ที่สมจริงพร้อมการจำลองแสงที่ซับซ้อน กราฟิกแบบเรียลไทม์เป็นพื้นฐานสำหรับซอฟต์แวร์เสมือนจริงและเสริมความเป็นจริงที่ใช้งานได้ การแบ่งส่วนอวัยวะที่ดีเป็นพื้นฐานสำหรับการจัดการแบบโต้ตอบของการแสดงภาพ 3 มิติจากการสแกนทางการแพทย์ การควบคุมหุ่นยนต์ต้องการการจดจำวัตถุเช่นเดียวกับแบบจำลองของสภาพแวดล้อม และอุปกรณ์ทั้งหมด (คอมพิวเตอร์) ต้องการส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิกที่ใช้งานง่าย

แม้ว่าปัญหาหลายอย่างจะถือว่าได้รับการแก้ไขแล้วในแวดวงวิทยาศาสตร์ของสาขาย่อยต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นศาสตร์แห่งการประมวลผลภาพ (ส่วนใหญ่อยู่ภายใต้สมมติฐานในอุดมคติ) แต่ความท้าทายที่สำคัญอย่างหนึ่งของศาสตร์แห่งการประมวลผลภาพโดยรวมก็คือ การบูรณาการวิธีการแก้ปัญหาบางส่วนเหล่านี้เข้ากับผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จริง ซึ่งรวมถึงการจัดการกับปัญหาในทางปฏิบัติมากมาย เช่น การจัดการกับฮาร์ดแวร์ที่หลากหลาย การใช้ข้อมูลจริง (ซึ่งมักผิดพลาดและ/หรือมีขนาดใหญ่มาก) และการใช้งานโดยผู้ใช้ที่ไม่มีประสบการณ์ ในแง่นี้ ศาสตร์แห่งการประมวลผลภาพจึงเป็นมากกว่าผลรวมของสาขาย่อยต่างๆมันคือขั้นตอนต่อไปสู่ระบบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานจริงในทุกด้านที่ใช้ภาพหรือวัตถุ 3 มิติบนคอมพิวเตอร์

อย่างน้อยสาขาวิชาต่อไปนี้เป็นสาขาย่อยของการประมวลผลภาพ สามารถดูคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมของแต่ละสาขาได้ในหน้าพิเศษที่เชื่อมโยงไว้

• กราฟิกคอมพิวเตอร์และแอนิเมชั่นคอมพิวเตอร์

กราฟิกคอมพิวเตอร์เป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกเทคนิคทั้งหมดที่สร้างภาพโดยใช้คอมพิวเตอร์ การแปลงคำอธิบายของวัตถุให้เป็นภาพที่สวยงามเรียกว่าการเรนเดอร์ซึ่งมักเป็นการประนีประนอมระหว่างคุณภาพของภาพและเวลาในการทำงาน

• การวิเคราะห์ภาพและคอมพิวเตอร์วิชั่น

เทคนิคที่สามารถดึงข้อมูลเนื้อหาจากภาพได้เรียกว่าเทคนิคการวิเคราะห์ภาพส่วนคอมพิวเตอร์วิชั่นคือความสามารถของคอมพิวเตอร์ (หรือหุ่นยนต์) ในการจดจำสภาพแวดล้อมและตีความได้อย่างถูกต้อง

• การแสดงภาพและการวิเคราะห์เชิงภาพ

การแสดงภาพใช้เพื่อสร้างภาพที่จะสื่อสารข้อความ ข้อมูลอาจเป็นนามธรรมหรือรูปธรรม โดยมักไม่มีส่วนประกอบทางเรขาคณิตที่กำหนดไว้ล่วงหน้าการวิเคราะห์ภาพอธิบายถึงสาขาวิชาการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยภาพแบบโต้ตอบ ซึ่งอธิบายได้อีกอย่างว่า “วิทยาศาสตร์ของการให้เหตุผลเชิงวิเคราะห์ที่ได้รับการสนับสนุนโดยอินเทอร์เฟซภาพแบบโต้ตอบ” ^{[ 3 ]}

• การสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตและการพิมพ์ 3 มิติ

การแสดงผลวัตถุด้วยการเรนเดอร์นั้นจำเป็นต้องใช้วิธีการและโครงสร้างข้อมูลพิเศษ ซึ่งรวมอยู่ในคำว่าการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตนอกจากการอธิบายและเทคนิคทางเรขาคณิตแบบโต้ตอบแล้ว ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ยังถูกนำมาใช้ในการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตมากขึ้นเรื่อยๆ อัลกอริทึมสำหรับการควบคุมเครื่องพิมพ์ 3 มิติ อย่างมีประสิทธิภาพ ก็อยู่ในขอบเขตของการประมวลผลภาพเช่นกัน

• การประมวลผลภาพและการแก้ไขภาพ

ตรงกันข้ามกับการวิเคราะห์ภาพการประมวลผลภาพเป็นการปรับแต่งภาพเพื่อให้ได้ภาพที่ดีขึ้น คำว่า "ดีขึ้น" อาจมีความหมายแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับการใช้งานแต่ละประเภท นอกจากนี้ยังต้องแยกแยะออกจากการแก้ไขภาพซึ่งเป็นการปรับแต่งภาพแบบโต้ตอบโดยอาศัยการตรวจสอบจากมนุษย์

• ความเป็นจริงเสมือนและความเป็นจริงเสริม

เทคนิคที่สร้างความรู้สึกเสมือนจริงราวกับได้เข้าไปอยู่ในโลกสมมติเรียกว่าความจริงเสมือน (VR) ข้อกำหนดสำหรับ VR ได้แก่จอแสดงผลแบบสวมศีรษะการติดตามแบบเรียลไทม์และการเรนเดอร์แบบเรียลไทม์คุณภาพสูงส่วนความจริงเสริม ( AR ) ช่วยให้ผู้ใช้สามารถมองเห็นสภาพแวดล้อมจริงควบคู่ไปกับวัตถุเสมือนจริง ซึ่งช่วยเสริมความจริงนั้น ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในเรื่องความเร็วในการเรนเดอร์และความแม่นยำในการติดตามนั้นสูงกว่ามาก

• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์

การวางแผน การออกแบบ และการใช้งานส่วนต่อประสานระหว่างคนกับคอมพิวเตอร์ ไม่ได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของทุกระบบที่เกี่ยวข้องกับภาพเท่านั้น เนื่องจากความสามารถในการรับภาพสูงของช่องทางการมองเห็นของมนุษย์ (ดวงตา) ภาพจึงเป็นส่วนสำคัญของส่วนต่อประสานผู้ใช้ที่คำนึงถึงหลักการทางสรีรศาสตร์ในทุกระบบ ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์จึงเป็นส่วนสำคัญของการประมวลผลด้วยภาพด้วยเช่นกัน

• คลาวด์ภาพ

Visual Cloudคือการนำแอปพลิเคชันการประมวลผลภาพไปใช้งาน โดยอาศัยสถาปัตยกรรมคลาวด์คอมพิวติ้ง การประมวลผลและการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ระดับคลาวด์ และการเชื่อมต่อบรอดแบนด์ที่ครอบคลุมระหว่างอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ขอบเครือข่ายและศูนย์ข้อมูล คลาวด์ เป็นโมเดลสำหรับการให้บริการการประมวลผลภาพแก่ผู้บริโภคและผู้ใช้ทางธุรกิจ ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ผู้ให้บริการได้รับประโยชน์โดยทั่วไปจากคลาวด์คอมพิวติ้งเช่น ต้นทุนต่ำ ความสามารถในการปรับขนาดที่ยืดหยุ่น และความพร้อมใช้งานสูง พร้อมทั้งจัดหาโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของแอปพลิเคชันการประมวลผลภาพ

• กลุ่มวิจัยไมโครซอฟต์ การประมวลผลภาพ
• การประมวลผลภาพด้วยภาพที่ NVidia
• กลุ่มวิจัยด้านการประมวลผลภาพ (Visual Computing Group) มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด
• กลุ่มวิจัยด้านการประมวลผลภาพ (Visual Computing Group) ที่มหาวิทยาลัยบราวน์
• กลุ่มวิจัยด้านการประมวลผลภาพ (Visual Computing Group) มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์
• ศูนย์ประมวลผลภาพแห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี KAUST
• งานวิจัยประยุกต์ด้านการประมวลผลภาพ (Fraunhofer IGD)
• Institute of Visual Computing เก็บถาวร 16-04-2021 ที่Wayback Machine (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Sankt Augustin)
• ศูนย์วิจัย VRVis ด้านความเป็นจริงเสมือนและการสร้างภาพเสมือนจริง (เวียนนา ประเทศออสเตรีย)
• กลุ่มงานด้านการประมวลผลภาพ @ HTW เบอร์ลิน (ประเทศเยอรมนี)