Die Dekonvolution (Deconvolution) ist ein algorithmischer Prozess der Datenverarbeitung, der dazu dient, ein unbekanntes Signal (Bild) aus seiner verzerrten und durch Rauschen beeinträchtigten Form so wiederherzustellen, dass es dem ursprünglichen Signal so ähnlich wie möglich ist. Die Dekonvolution zielt also darauf ab, den Effekt der Konvolution zu beseitigen – d. h., ein verrauschtes und verzerrtes Bild wiederherzustellen, indem Phänomene unterdrückt werden, die die Qualität des aufgenommenen Bildes beeinträchtigen. Die Dekonvolution spielt eine wichtige Rolle bei der Bildrekonstruktion.
Die Faltung, also der umgekehrte Vorgang zur Dekonvolution, ist ein mathematischer Operator, der in der Mikroskopie die Entstehung eines durch Unschärfe und Rauschen „beeinträchtigten“ Bildes erklärt. Unschärfe (Verwischung) wird größtenteils durch die Abbildungsqualität des optischen Systems selbst verursacht, während Rauschen in der Regel eine Folge des natürlichen, sogenannten Photonenrauschens ist, das beim Auftreffen eines Photonenstrahls auf die Probe entsteht. In der digitalen Bildgebung versteht man unter Faltung den Vorgang, bei dem die Graustufen jedes Pixelsdurcheinen neuen Wert ersetztwerden, der so angepasst ist, dass er die Werte benachbarter Pixel berücksichtigt.
Die Faltung zweier Signale lässt sich grafisch als schrittweises räumliches Verschieben des sogenannten Faltungskerns über das Bild und die Ermittlung der Antwort darstellen. Für die gegenseitige Position von Bild und Faltungskern wird die Summe der Bildpixelwerte mit den entsprechenden Koeffizienten des Faltungskerns berechnet – diese Summe bestimmt den Ausgangswert des Bildes an der jeweiligen Stelle.