Le procedure di trattamento dell'immagine elaborate al Semeion si basano su una concettualizzazione innovativa: l'immagine non viene processata secondo criteri precedentemente stabiliti, non viene interpretata alla luce di specifici vincoli metodologici. All'immagine non viene chiesto di conformarsi a qualche nostra aspettativa. In sostanza, l'immagine viene messa in condizione di "mostrarsi così com'è", nei limiti in cui ciò è possibile, senza sfociare in ingenuità epistemologiche che trascurino la problematicità del rapporto soggetto-oggetto di ricerca. In termini ancora più specifici, non applichiamo una rete neurale a un'immagine, ma trasformiamo l'immagine in un rete, ogni pixel in un nodo, in relazione pesata con i pixel/nodi che lo circondano.
Su questa base, è utile distinguere tre livelli di complessità, ognuno corrispondente alle fasi del processamento dell'immagine:

1. Livello sintattico
2. Livello semantico
3. Livello pragmatico

Il livello sintattico corrisponde allo sviluppo del sistema per il processamento di un'immagine che sia il più possibile neutrale, in accordo con il principio guida. Il risultato è un'analisi dell'immagine che ne mostra particolari che nessun altra tecnica riesce a ottenere, che fa vedere "qualcosa" che altri sistemi non vedono, senza ricondurlo a classificazioni preesistenti. Questo "qualcosa" può essere, come mostreremo successivamente, una particolare zona individuata da un bordo, da una particolare colorazione, ciò che in genere possiamo concepire come semplice rapporto sintattico di giustapposizione tra colori e pixel, in sostanza la struttura delle relazioni interne tra gli elementi dell'immagine.Qualcosa di cui quindi non sospettiamo minimamente la presenza ma che risulta visibile solo dopo il processamento, qualcosa che non si sa ancora e non si vuole definire a questo livello di indagine.

Il livello semantico corrisponde alla fase di identificazione di ciò che è apparso dopo il processamento. In questa fase il sistema, attraverso una serie di passaggi e di confronti con tecniche di diagnosi tradizionali, giunge ad una corretta interpretazione dell'immagine. Come vedremo, il risultati ottenuti attraverso gli algoritmi elaborati al Semeion sono superiori agli altri ottenuti con le tecniche conosciute in letteratura e, in particolare in ambito medico, consentono un precoce riconoscimento di tessuti e masse cancerose.

Il livello pragmatico corrisponde ad uno sviluppo ulteriore del livello semantico: si tratta di mettere in relazione le interpretazioni delle immagini, dei particolari emersi con il processamento, con il contesto variabile in cui gli stessi particolari possono trovarsi. Così come una stessa espressione linguistica può avere significati diversi dipendenti dal contesto comunicativo, o dal tono, così il "qualcosa" emerso dall'immagine può essere interpretato in modi diversi dipendenti dal contesto spazio-temporale. Ciò comporta un confronto ancora più serrato con le tecniche diagnostiche tradizionali.