Η αστρονομική επεξεργασία εικόνων είναι μια μέθοδος καθαρισμού εικόνων που λαμβάνονται από διαστημικά τηλεσκόπια ή επισήμανσης στοιχείων των εικόνων, έτσι ώστε ορισμένα αστρικά χαρακτηριστικά να γίνουν πιο εμφανή. Η τεχνολογία επεξεργασίας εικόνας για να γίνει αυτό περιλαμβάνει τόσο φίλτρα όσο και άλλη ενσωματωμένη τεχνολογία τηλεσκοπίου γνωστή ως προεπεξεργασία εικόνας και εργασία στην εικόνα στη συνέχεια χρησιμοποιώντας λογισμικό για την αύξηση της ανάλυσης των αντικειμένων στο διάστημα και την ευκρίνεια άλλων πτυχών της εικόνας. Ενώ η επεξεργασία εικόνας ποικίλλει ανάλογα με το επίκεντρο της έρευνας και το επιθυμητό για το τελικό αποτέλεσμα της εικόνας, οι τεχνικές περιλαμβάνουν πολλές τυπικές προσεγγίσεις.
Η τακτική επεξεργασία αστρονομικών εικόνων περιλαμβάνει πρώτα μια σειρά θεμελιωδών βημάτων. Η βαθμονόμηση, η ευθυγράμμιση και η μείωση του θορύβου είναι όλα σημαντικά για πολλούς τύπους αστρονομικών εικόνων. Η βαθμονόμηση απαιτεί την αφαίρεση ανεπιθύμητων δεδομένων ή εγγραφών σημάτων από τις εικόνες κατά τη λήψη τους, έτσι ώστε αυτό που μελετάται να καταγράφεται με μεγαλύτερη ευκρίνεια.
Η ευθυγράμμιση και η στοίβαξη εικόνων η μία πάνω στην άλλη με λογισμικό χρησιμοποιώντας σταθερά σημεία αναφοράς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της ποιότητας και της πυκνότητας των δεδομένων εικόνας. Αυτό περιλαμβάνει διαδικασίες όπως αυτή που χρησιμοποιείται από την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυπηγικής και Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) που εδρεύει στις ΗΠΑ που ονομάζεται τεχνική Drizzle, η οποία λειτουργεί σε εικόνες που λαμβάνονται από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Η τεχνική Drizzle ακονίζει τις εικόνες στοιβάζοντας πολλαπλά δείγματα το ένα πάνω στο άλλο για να δημιουργήσει ανάλυση με πυκνότητα pixel που είναι μεγαλύτερη από οποιαδήποτε εικόνα μόνη της.
Οι αλγόριθμοι επεξεργασίας εικόνας στο λογισμικό διευκολύνουν επίσης τη μείωση του θορύβου. Οι εικόνες που βασίζονται στο διάστημα μπορεί να έχουν τυχαίο θόρυβο από εφέ ακτινοβολίας ή αντανακλάσεις φωτός από τη Γη και χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για να το φιλτράρουν. Μια μέθοδος χαμηλής διέλευσης μειώνει τον θόρυβο υψηλής συχνότητας, όπου η εξομάλυνση των άκρων θα εξαλείψει τις εκτροπές σε μια εικόνα που μοιάζουν με την άκρη των αντικειμένων, αλλά στην πραγματικότητα είναι απλώς παραμορφώσεις.
Οι περισσότερες αστρονομικές φωτογραφίες καταγράφονται σε μια σειρά γκρι αποχρώσεων χρησιμοποιώντας μια συσκευή σύζευξης φόρτισης (CCD), η οποία, ωστόσο, περιέχει δεδομένα χρώματος ενσωματωμένα στην εικόνα. Αυτό καθιστά αναγκαία την ανάγκη για έναν αστρονομικό μηχανισμό επεξεργασίας εικόνας για την εστίαση της εικόνας σε μια περιοχή ενδιαφέροντος. Οι τεχνικές οπτικοποίησης εικόνας το κάνουν αυτό χρησιμοποιώντας μια μεγάλη ποικιλία φίλτρων για να τονίσουν ορισμένες περιοχές μιας εικόνας και να ελαχιστοποιήσουν άλλες. Αυτά περιλαμβάνουν την αλλαγή τέτοιων στοιχείων σε μια εικόνα, όπως οι ιδιότητες φωτεινότητάς της, καθώς και φίλτρα για τα κύρια χρώματα του κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός, για εφέ αερίου υδρογόνου στο διάστημα και πολλά άλλα.
Το φιλτράρισμα εικόνας που χρησιμοποιείται από την αστρονομική επεξεργασία εικόνας είναι συντονισμένο σε συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός και συνήθως έχει σχεδιαστεί ώστε να είναι ευρείας ζώνης ή στενής ζώνης σε λειτουργία. Τα φίλτρα ευρείας ζώνης επιτρέπουν την καταγραφή πολλών μηκών κύματος φωτός, όπως όλες οι παραλλαγές σε ένα χρώμα κόκκινου στο ορατό φάσμα. Ένα φίλτρο στενής ζώνης μπλοκάρει όλο το φως εκτός από αυτό ενός συνήθως χαρακτηριστικού μήκους κύματος που φιλτράρεται μέχρι το επίπεδο μερικών νανόμετρων ή δισεκατομμυριοστών του μέτρου. Κατά τη μελέτη διαφορετικών περιοχών του διαστήματος, όπως οι γαλαξίες, επιλέγεται ένα φίλτρο ευρείας ζώνης, ενώ συγκεκριμένα αστρικά αντικείμενα όπως πλανήτες, αστέρια ή αστεροειδείς ενδέχεται να είναι το επίκεντρο ενός συγκεκριμένου φίλτρου στενής ζώνης.
Πολλές φωτογραφίες αντικειμένων στο διάστημα έχουν υποστεί μεγάλη επεξεργασία προτού απελευθερωθούν στα μέσα μετά από αστρονομική επεξεργασία εικόνας. Δεδομένου ότι η αστρονομική έρευνα λειτουργεί λεπτομερώς με εικόνες κλίμακας του γκρι, μια αναπαράσταση αληθινού χρώματος της περιοχής του διαστήματος κατασκευάζεται εκ των υστέρων με την ανάθεση χρωμάτων με βάση τα μήκη κύματος του φωτός στην εικόνα χρησιμοποιώντας εργαλεία λογισμικού. Επίσης, συχνά οι δημόσιες εικόνες μπορούν να αποτελούνται από ψεύτικα χρώματα που επιλέγονται για την ικανότητά τους να βελτιώνουν την αισθητική ή την ευκρινή ποιότητα των αντικειμένων στην εικόνα.