Les actions de recherche du projet peuvent être regroupées en trois thèmes :
Le premier thème mêle étroitement des techniques de vision artificielle et de synthèse d'images. Il exige la conception de méthodes originales et robustes dans le domaine de l'analyse (positionnement relatif, gestion des occlusions), comme dans le domaine de la synthèse ( re-rendering). Le second thème, qui aborde des problèmes spécifiques à la vision artificielle (analyse de photographies aériennes, de documents graphiques), et le troisième thème, qui aborde des sujets classiques en synthèse d'images, trouvent leur complémentarité dans la nature et la complexité des environnements géométriques traités, et dans les applications communes qui sont développées.
Plusieurs caractéristiques donnent par ailleurs une certaine couleur aux différentes actions de recherche menées dans le projet ISA :