Bueno en mi opinion y experiencia podrias usar MatLab dado que las imagenes son matrices puede manejar las muy bien con este software
usando el usando el
"Image Processing Toolbox 5.2 "
http://www.mathworks.com/products/image/?BB=1
le aplicas algebra lineal (cosa de lo mas facil con el MatLab y listo)
Por ejemplo aqui se esta usando mucho en conjunto con los sistemas de informacion geografica como lo es el ArcVIEW que viene dentro del paquete ArcGIS que te dan un gran conjunto de utilidades para manejar imagenes como de landsat o mapas, etc