התמחות זו עוסקת בשיטות לניתוח ועיבוד מחשבי של תוכן חזותי המתקבל מתמונות או סרטי וידאו, תוך חיקוי פעולות המוח והעין האנושית. תחום זה צובר תאוצה רבה במהלך השנים האחרונות והשימושים בו מגוונים: לצורכי אבטחה (שימוש במצלמות וידאו לשם זיהוי ואתראה על חפץ חשוד, אתראה על כניסת אדם לאזור סטרילי וכד'), לצרכים רפואיים (זיהוי אוטומטי של תאים סרטניים, דיאגנוסטיקה אוטומטית של תמונות רנטגן ואנדוסקופיה וכד'), מיון אוטומטי של מוצרים (זיהוי אוטומטי של פגמים במוצרים שונים) ועוד. במסגרת התמחות זו הסטודנטים מקבלים רקע תיאורטי נרחב ובסיס אקדמי מוצק בכל האספקטים הדרושים להבנה מעמיקה של נושאי עיבוד אותות תמונה ווידאו. הסטודנטים בהתמחות זו גם מבצעים ניסויים המקשרים בין הידע התיאורטי לאספקטים מעשיים של התחום. בנוסף, ההתמחות מקנה את הכלים הדרושים להתמודדות באופן עצמאי עם נושאי עבוד אותות המהווים בימינו מרכיבים חיוניים במערכות רבות אחרות כגון מערכות לזיהוי דובר, מערכות תקשורת סלולארית, מכ"מ וכד'.