Nuotolinio stebėjimo ir vaizdo apdorojimo naudojimas yra priemonė gauti informaciją iš tolo apie objektą ir padaryti jo vaizdą. Oro jutikliai ir kameros lėktuvuose, palydovuose ir erdvėlaiviuose renka duomenis matuodami, kaip šviesos spinduliuotės signalai, vadinami elektromagnetine spinduliuote, sąveikauja su Žemės paviršiumi. Šiuos duomenis vaizdo procesorius naudoja kurdamas mokslinius grafikus, geografinius žemėlapius ir aeronuotraukas.
Kai elektromagnetinė arba šviesos spinduliuotė patenka į objekto paviršių, ji gali būti atspindėta arba sugerta. Elektromagnetinė spinduliuotė gali atsispindėti kampu veidrodiniame atspindyje arba išsklaidyta į daugybę spindulių difuziniame atspindyje. Sugerta elektromagnetinė spinduliuotė virsta šilumos energija, kuri pakelia objekto paviršiaus temperatūrą. Nuotolinio stebėjimo įranga nustato, kaip atsispindi arba sugeria elektromagnetinę spinduliuotę, ir paverčia ją duomenimis, kuriuos vaizdo procesorius paverčia skaitmeniniu vaizdu.
Elektromagnetinę spinduliuotę galima aptikti naudojant šviesai jautrią plėvelę fotoaparate arba elektroniniais jutikliais. Šviesai jautri plėvelė apdorojama fotoreaktyviu tirpalu, kuris chemiškai reaguoja į ją patekus šviesai ir sukuria vaizdą. Elektroniniai jutikliai registruoja elektromagnetinės spinduliuotės lygius ir perduoda juos kaip duomenis. Duomenys dedami į dvimatį stačiakampio formos skaičių tinklelį, vadinamą rastru, kurį sudaro kvadratiniai vienetai, vadinami pikseliais arba langeliais. Kiekvienas pikselio skaičius reiškia skirtingą šviesos ryškumo lygį.
Vaizdo procesoriai naudoja šiuos duomenis, vadinamus neapdorotais duomenimis, kad ištaisytų bet kokius vaizdo iškraipymus. Iškraipymas gali atsirasti dėl vaizdo apdorojimo įrangos arba aplinkos reiškinio. Radiometrinė korekcija fiksuoja netolygią jutiklio reakciją vaizde. Geometrinė korekcija naudoja informaciją, kad ištaisytų vaizdo iškraipymus, atsirandančius dėl Žemės sukimosi.
Vaizdo gavimo procesoriui ištaisius visus esamus iškraipymus, nustatomas signalo spektrinis pobūdis. Jo spektrinis pobūdis apima matomą šviesą, infraraudonąją šviesą, šiluminę infraraudonąją spinduliuotę ir radarą. Daugiaspektrinis nuotolinis aptikimas – tai spinduliuotės signalų aptikimo, signalo spektrinio charakterio nustatymo, jo filtravimo į skirtingus šviesos bangos ilgius ir bangos ilgius atspindinčio vaizdo kūrimo procesas.
Objektai turi unikalius spektrinius parašus arba spektrinį atspindį. Spektrinius parašus mokslininkai naudoja sausam dirvožemiui, augmenijai ir vandens telkiniams aptikti. Nuotolinio stebėjimo ir vaizdo apdorojimo būdu sukurti vaizdai naudojami orams prognozuoti ir topografiniams žemėlapiams sudaryti. Kasybos ir geologijos srityse rūdų ir naftos paieškai naudojamas nuotolinis stebėjimas ir vaizdo apdorojimas.