سه حوزه اصلی تحقیقات در بینایی ماشین عبارت‌اند از:

• مطابقت دو سویی (Stereo Correspondence):در این فرایند، تصاویر حاصل از دو یا چند دوربین مقایسه شده و نقاط متناظر استخراج می‌گردند تا نقشه‌ای از ناهمخوانی و در نهایت نقشه عمق ایجاد شود. الگوریتم‌های مطابقت شامل روش‌های مبتنی بر ویژگی (مانند گوشه‌ها و لبه‌ها) و روش‌های مبتنی بر شدت پیکسلی هستند. اصلاح تصویر، تجمیع نواحی و بهینه‌سازی ناهمخوانی مراحل کلیدی این فرایند محسوب می‌شوند.

• بازسازی صحنه (Scene Reconstruction):هدف این حوزه، تولید مدل‌های سه‌بعدی از محیط با استفاده از تصاویر چندنما یا تکنیک‌های ساختار از حرکت (SfM) است.

• بازشناسی اشیاء (Object Recognition):در این بخش، سیستم‌ها به کمک الگوریتم‌های یادگیری ماشین، اشیاء موجود در تصویر را شناسایی و دسته‌بندی می‌کنند.