Dekonvolucija je postopek odstranjevanja poslabšanja signala iz posnetih podatkov. Signali se lahko poškodujejo na dva glavna načina: bodisi je signal ustvarjen ali posnet napačno ali pa je signal moten, ko potuje od točke do točke. Vsaka oblika poškodbe signala se imenuje konvolucija, dekonvolucija pa je postopek odstranjevanja teh zvitkov, ne da bi pri tem poškodovali izvirne podatke. Ti procesi se močno uporabljajo pri obdelavi signalov, obdelavi zvoka in videa ter seizmologiji, vendar se osnovni proces uporablja v skoraj vseh glavnih znanostih.
Vsaka motnja signala je zvijanje. Ni pomembno, ali motnjo povzroči drug signal, odsev izvirnika ali celo okvarjena snemalna naprava. Majhni zavoji običajno ne motijo signala dovolj, da bi skrbelo; ti se pogosto pričakujejo preprosto od signala, ki se premika skozi vesolje. Po drugi strani pa bodo zaradi velikih zvitkov signal postal neberljiv in ga je treba odstraniti.
Velika večina dekonvolucije določa, katere zvitke so se zgodile z izvirnim signalom. Ko je določena natančna konvolucija, je mogoče spremeniti izvirnik, da ga uredite. Večino časa to preprosto pomeni, da je signal spet spremenjen z drugo zvitkom, ki je ravno nasprotno od prvotnega motilca. Ta dva signala se bosta izničila in zapisane informacije vrnila v prvotno obliko.
Ta proces ima ogromno aplikacij v resničnem svetu. Dekonvolucija se pogosto uporablja kot metoda popravljanja optičnih slik, da se upošteva popačenje povečave. Ko leča poveča sliko, slika ni povečana enakomerno po celotnem polju. Tudi pri vrhunskih mikroskopih in teleskopih je popačenje zelo majhno. Ko je slika močno povečana, bodisi s pogledom na zelo majhen ali zelo oddaljen predmet, lahko popačenje radikalno vpliva na sliko. Z uporabo nasprotne konvolucije na sliki se ustvari veliko bolj resnična različica.
Ta ista tehnika se uporablja na več drugih zvočnih in vizualnih področjih za izboljšanje moči signala in ustvarjanje bolj resničnih posnetkov. V seizmologiji je signal popačen zaradi razdalje, medija in odsevov samega sebe. Vse te konvolucije pomenijo skoraj neuporaben signal. Z uporabo dekonvolucije za premikanje nazaj skozi vsa popačenja lahko znanstveniki izvedejo več o tem, kaj se dogaja na točki izvora signala in kakšne stvari obstajajo med prenosom in sprejemom signala.