Devi decomprimere l'immagine in una bitmap in memoria, per cui la tratti poi come una matrice di pixel (=numeri che identificano il colore); a questo punto puoi applicare gli algoritmi che hai citato.

A seconda del linguaggio che intendi usare ci sono diverse librerie che ti possono aiutare; in C++ puoi usare FreeImage o la parte QtGui delle Qt per caricare le immagini, oppure usare direttamente OpenCV sia per caricare le immagini che per effettuare l'analisi.
Un'alternativa può essere lavorare in Python con PIL per caricare le immagini e numpy/scipy per le elaborazioni, o anche il binding di OpenCV per Python.