Biến đổi Fourier là hàm toán học tách tín hiệu dạng sóng (cg. hàm thời gian) thành các tần số tạo nên nó. Ảnh số được xem như hàm biến đổi, tuy nhiên nó không biến đổi theo thời gian mà biến đổi theo hai chiều không gian của hình ảnh. Ví dụ với ảnh số đa cấp xám thì mỗi điểm ảnh có giá trị từ 0 đến 255 để biểu diễn độ xám (cg. cường độ) của điểm ảnh. Vậy, mức xám của điểm ảnh là hàm số của tọa độ điểm ảnh đó. Biến đổi Fourier rời rạc là dạng số của biến đổi Fourier áp dụng cho ảnh số, được sử dụng để tách hình ảnh trong miền không gian thành các thành phần tần số. Biến đổi Fourier rời rạc là biến đổi Fourier áp dụng cho các điểm mẫu, do vậy nó không cho lại toàn bộ tần số để hình thành ảnh số mà chỉ cho lại tập điểm mẫu đủ lớn với khả năng mô tả đầy đủ hình ảnh trong miền không gian. Tổng số tần số tương ứng với tổng số điểm ảnh trong miền không gian. Biến đổi Fourier rời rạc thường được sử dụng để lọc nhiễu hay làm nét hình ảnh. Một hình thức của biến đổi Fourier rời rạc là biến đổi cosin rời rạc. Tương tự như biến đổi Fourier rời rạc, nó được sử dụng để biểu diễn dữ liệu dạng sóng, nhưng chỉ sử dụng phần số thực (thành phần cosin). Biến đổi cosin rời rạc phù hợp với nén ảnh (vd. JPEG) và nén video vì thông tin của ảnh có xu hướng tập trung vào một vài thành phần tần số thấp của biến đổi cosin rời rạc. Ta có thể áp dụng biến đổi cosin rời rạc ngược (IDCT) để có được hình ảnh trong miền thời gian từ hình ảnh trong miền tần số.