Los diferentes tipos de aplicaciones de procesamiento de imágenes incluyen las que se utilizan en los campos de la medicina, el arte digital, la meteorología, la aplicación de la ley y más. Los médicos utilizan equipos de radiología construidos con tecnología de procesamiento de imágenes para la detección de problemas de salud como tumores cancerosos y obstrucciones en los vasos sanguíneos. Los diseñadores gráficos y los artistas de animación utilizan el procesamiento de imágenes para crear ilustraciones y personajes de juegos de computadora. Los meteorólogos pueden detectar y predecir patrones climáticos a través de tecnología de teledetección que utiliza procesamiento de señales digitales. Los detectives de la policía utilizan tecnología de procesamiento de fotografías digitales que está diseñada para detectar rostros específicos, lo que les ayuda a detener a los delincuentes.
La tecnología de rayos X ha existido durante décadas en el campo de la salud y se ha mejorado mediante técnicas de procesamiento informático que permiten a los médicos ver imágenes claras y detalladas de los sistemas internos del cuerpo. La angiografía es una aplicación específica del procesamiento de señales de imagen que genera imágenes de los vasos sanguíneos de un paciente con un gran contraste y cualquier coágulo o placa potencialmente peligrosa dentro de ellos. Las aplicaciones de procesamiento de imágenes también se pueden encontrar en las exploraciones de tomografía axial computarizada (TAC), que han mejorado las tasas de detección temprana del cáncer y, por lo tanto, han aumentado las posibilidades de recuperación de los pacientes.
El procesamiento de fotografías digitales es una de las bases de las artes gráficas computarizadas. La evolución de los sitios web dinámicos e interactivos ha creado una demanda de ilustraciones y animaciones más sofisticadas para que este tipo de sitios se destaquen del resto. Las aplicaciones de procesamiento de imágenes se utilizan en técnicas de dibujo y pintura digital realistas y no realistas. Los artistas y animadores también utilizan el filtrado digital para alterar y mejorar sus creaciones, incluida su representación en tres dimensiones (3D). El diseño de juegos de computadora incorpora métodos de animación avanzados para dar vida a los personajes, y estos juegos se han vuelto mucho más realistas que en el pasado debido a las mejoras en el procesamiento de gráficos.
Las aplicaciones de procesamiento de imágenes también tienen usos en áreas de la ciencia ambiental, particularmente en el monitoreo y reporte de patrones climáticos. Los avances en el procesamiento de imágenes han dado lugar a nuevos avances en la teledetección, que utiliza satélites para registrar el espectro de luz y los cambios de presión que de otro modo no serían visibles para el ojo humano. Este tipo de procesamiento de señales se puede utilizar para crear imágenes infrarrojas de sistemas de almacenamiento, así como para rastrear sus movimientos durante períodos de tiempo específicos.
Las fotos policiales que se han utilizado tradicionalmente en la aplicación de la ley se han llevado a un nuevo nivel gracias al procesamiento de imágenes. La tecnología de reconocimiento facial es capaz de capturar imágenes de sospechosos a través de videovigilancia y hacerlas coincidir automáticamente con sus imágenes policiales en una base de datos criminal existente. El número de delincuentes capturados ha aumentado gracias a esta aplicación de procesamiento de imágenes.