Aquí hay un artículo como hacerlo usando GDI+ (C#):
http://www.codeproject.com/dotnet/comparingimages.asp
Tuve la oportunidad de asistir a una pequeña charla en la cual tocaban estos temas, en la que usan técnicas basadas en modelos matemáticos para el análisis de la imágenes (Content Based Image Retrieval), estos son temas realmente interesantes...; bueno, creo que me salí del tema.
Saludos