Kỹ thuật xử lý ảnh song song (image processing pipeline) có tác động to lớn đến chất lượng ảnh. Có rất nhiều nghiên cứu về những ứng dụng cụ thể của kỹ thuật xử lý ảnh này. Nó liên quan đến nhiều mô đun xử lý khác nhau, và chi tiết thực hiện của mỗi mô đun và chuỗi biến số có thể tạo ra nhiều sự hoán vị và kết hợp. Mặc dù về mặt lý thuyết có nhiều cách kết hợp ngẫu nhiên các mô đun này, nhưng thực tế vẫn có những ràng buộc nhất định trong việc kết hợp các mô đun. Khi kỹ thuật song song này được tiến hành bởi máy tính các nhân (PC), hệ thống ảnh chuyển dữ liệu ảnh gốc vào PC; và sau khi nhận được dữ liệu này thì PC sẽ bắt đầu tiến hành xử lý. Trong trường hợp này, kỹ thuật song song tập trung vào tối ưu hóa chất lượng ảnh và tối thiểu hóa nguồn lực máy tính.

   Việc thiết kế hệ thống xử lý song song nhìn chung thì khác nhau theo từng ứng dụng. Xét theo sự cân bằng của các mô đun xử lý, thì kỹ thuật xử lý ảnh song song sẽ được trình bày như trong hình.

   Tuy nhiên, các hệ thống ảnh số hiện đại ngày nay đang phát triển theo hướng độ phân giải cao, hiệu suất cao và công suất thấp; làm cho các nguồn lực PC ngày càng đắt đỏ và gánh nặng cho CPU ngày càng tăng.

   Hệ thống xử lý ảnh thực có yêu cầu khá cao về khả năng xử lý dữ liệu và không gian lưu trữ. Mỗi thuật toán xử lý ảnh yêu cầu vi xử lý máy tính đủ mạnh để tính toán các thật toán phức tạp. Để giảm thời gian tính toán, những thiết bị phần cứng đặc biệt sẽ được xử dụng như là Card đồ họa; trong khi những nền tảng DSP thì ít có khả năng tính toán song song. Những thiết bị này được gọi chung là thiết bị logic có khả năng lập trình, trong đó chúng có khả năng chia nhỏ các tác vụ phức tạp thành những luồng tính toán khác nhau và tiến hành việc tính toán gần như cùng lúc. Do đó, việc tính toán song song này thì rất phù hợp để áp dụng vào trong kỹ thuật xử lý ảnh song song.