Pour décomposer une image en 2 dimensions, on effectue une transformée de Fourier 2D. La première étape de la transformée de Fourier 2D consiste à appliquer une transformée de Fourier 1D dans une première direction (par exemple ligne par ligne, axe des x).

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La deuxième étape de la transformée de Fourier 2D consiste à appliquer une nouvelle transformée de Fourier 1D sur le résultat obtenu à la première étape, selon la deuxième direction cette fois ci (colonne par colonne, c'est-à-dire selon l’axe des y).

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Le résultat de la transformée de Fourier 2D d’une image est le plan de Fourier, que l’on représente de façon graphique. Tout comme le spectre d’un son musical ne ressemble pas à la chanson que l’on entend, le plan de Fourier d’une image ne ressemble pas vraiment à l’image que l’on observe. Le plan de comprend les informations d'intensité et de phase de chaque composante fréquentielle de l’image, selon les axes x et y.

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Pour simplifier, la représentation la plus souvent employée du plan de Fourier ne contient que l'information d'intensité des composantes fréquentielles (niveaux de gris). Mais il ne faut jamais oublier que cette information d'intensité est toujours associée à une information de phase, même si elle n'est pas représentée.