計算攝影是指使用數字計算而非光學處理的數字圖像捕捉和處理技術。計算攝影可以提高相機的能力，或引入基于膠片的攝影根本不可能實現的功能，或降低相機元件的成本或尺寸。計算攝影的例子包括數字全景圖的機內計算、高動態范圍圖像和光場相機。光場相機使用新穎的光學元件來捕捉三維場景信息，然后可以用來產生三維圖像，增強景深，以及選擇性去焦（或后焦）。增強的景深減少了對機械聚焦系統的需求。所有這些功能都使用了計算成像技術。計算攝影的定義已經發展到涵蓋計算機圖形學、計算機視覺和應用光學中的一些主題領域。這些領域在下面給出，根據ShreeK.Nayar提出的分類法組織。每個領域都有一個技術清單，每個技術都引用了一到兩篇有代表性的論文或書籍。分類法中故意省略了圖像處理（也見數字圖像處理）技術，這些技術被應用于傳統采集的圖像，以便產生更好的圖像。這類技術的例子有圖像縮放、動態范圍壓縮（即色調映射）、色彩管理、圖像完成（又稱內畫或填孔）、圖像壓縮、數字水印和藝術圖像效果。此外，還省略了產生范圍數據、體積數據、三維模型、四維光場、四維、六維或八維BRDFs或其他基于圖像的高維表現的技術。Epsilon攝影是計算攝影的一個子領域。

使用計算攝影拍攝的照片可以讓業余愛好者制作出與專業攝影師質量相媲美的照片，但目前（2019年）并沒有超過使用專業級設備的效果。

這是以結構化的方式控制攝影照明，然后處理所拍攝的圖像，以創造新的圖像。其應用包括基于圖像的重新照明、圖像增強、圖像去模糊化、幾何/材料恢復等等。高動態范圍成像使用同一場景的不同曝光的圖片來擴展動態范圍。其他例子包括處理和合并同一主題的不同光照的圖像（光空間）。

這是對光學編碼圖像的捕捉，然后通過計算解碼產生新的圖像。編碼孔徑成像主要應用于天文學或X射線成像，以提高圖像質量。在成像中不采用單一的針孔，而是采用針孔模式，并進行解卷積來恢復圖像。在編碼曝光成像中，快門的開/關狀態被編碼以修改運動模糊的內核。這樣一來，運動去模糊就成為一個條件良好的問題。同樣地，在基于鏡頭的編碼光圈中，光圈可以通過插入一個寬帶掩碼來修改。因此，失焦去模糊成為一個條件良好的問題。編碼光圈還可以提高使用哈達瑪德變換光學技術的光場采集質量。編碼光圈模式也可以使用彩色濾光片來設計，以便在不同的波長上應用不同的編碼。與二進制光罩相比，這可以增加到達相機傳感器的光量。

計算成像是一套成像技術，它結合了數據采集和數據處理，通過間接手段創建物體的圖像，以產生增強的分辨率、額外的信息，如光相或三維重建。這些信息通常不使用傳統的光學顯微鏡配置或用有限的數據集來記錄。計算成像允許超越光學系統的物理限制，如數值孔徑，甚至抹去對光學元件的需求。對于光學光譜中諸如物鏡等成像元件難以制造或圖像傳感器無法小型化的部分，計算成像在X射線和太赫茲輻射等領域提供了有用的替代品。

在常見的計算成像技術中，有無透鏡成像、計算斑點成像、ptychography和Fourierptychography。計算成像技術通常借鑒壓縮傳感或相位檢索技術，其中物體的角度光譜被重建。其他技術與計算成像領域有關，如數字全息術、計算機視覺和反問題，如斷層掃描。