Vědecko-výzkumná činnost odboru se zaměřuje především do oblasti numerických metod zpracování  digitálních obrazů, počítačové grafiky a 3D rekonstrukce obrazů. Výzkum se zaměřuje především na aplikace ve  fyzice, astronomii, biologii, medicíně a dále na technické aplikace v oblasti výzkumu materiálů, defektoskopii a 3D modelování. Nejvýznamnějšími jsou následující výzkumné činnosti.

Vývoj numerických metod analýzy obrazů sluneční koróny pořízených ve viditelné části spektra umožňujících vizualizaci koronálních struktur vytvářených magnetickým polem Slunce a dále umožňujících studium fyzikálních parametrů koronálního plazmatu analýzou světla odraženého od volných elektronů emise a analýzou rozložení iontů Fe a Ni. Výzkum se děje ve spolupráci s University of Hawaii. Pracovníci odboru se podílejí na vývoji kosmické sondy NASA, která by měla detailně zkoumat sluneční korónu a pokusit se vyřešit významné dosud nevyřešené problémy, jako je urychlování částic slunečního větru a ohřev koronálního plazmatu.

Vývoj numerických metod vizualizace HDR obrazů sluneční koróny pořízených v EUV části spektra (10-30 nm) kosmickou sondou NASA SDO. K tomuto účelu byly vyvinuty speciální adaptivní filtry.

Metody vysoce přesné registrace digitálních obrazů užitím fázové korelace a dalších metod založených na integrálních transformacích. Medody byly úspěšně použity k měření rychlosti pohybu objektů v obraze (např. měření rychlosti aut), měření deformací materiálu apod. Nejvýznamnější aplikací je měření diferenciální rotace Slunce na obrazech pořízených kosmickou sondou NASA SDO.

Metody 3D rekonstrukce obrazů z různých typů konfokálních mikroskopů. Metody nacházejí uplatnění především v biologii a medicíně.

Aplikace fraktální geometrie při analýze povrchů. Metody nacházejí uplatnění v materiálovém inženýrství a lomové mechanice.

Numerické metody analýzy obrazů v oblasti histologického vyšetření masných produktů (ve spolupráci s Veterinární a farmaceutickou univerzitou Brno)

Metody digitální topologie pro analýzu obrazů. V této oblasti bylo dosaženo významných úspěchů především v metalografii. Tyto metody našly použití i v medicíně (analýza snímků očního pozadí).