Ce cours se veut une introduction au traitement d'image mathématique. Il est issu d'un enseignement donné depuis 2008 au sein du MASTER de Mathématiques d'Orléans. La plupart des méthodes présentées sont des méthodes de base qui sont à l'heure actuelle largement approfondies et améliorées par les chercheurs du champ. Cet ouvrage se veut donc une introduction à la discipline. Pour le lecteur qui souhaite en savoir davantage nous renvoyons à la bibliographie qui permet d'approfondir les différents sujets. Nous n'abordons également que les méthodes "déterministes", ce qui fait que cet ouvrage n'est que partiel dans la présentation des techniques. Les méthodes probabilistes et/ou statistiques sont en effet très utilisées en traitement d'image mais nous avons choisi de ne pas les mentionner faute de place et de compétences.