Du kannst natürlich Bildverarbeitung mit den AVRs machen, musst aber mit einigen Einschränkungen leben:

Speicher: Mit dem XMEM-Interface einiger AVRs kannst Du direkt nur <64kiB RAM adressieren. Für mehr musst Du einzelne Speicherbänke anlegen und dazwischen umschalten. Ohne XMEM musst Du etliche Klimmzüge machen um externen Speicher zur adressieren, was wiederum Geschwindigkeit kostet.

Geschwindigkeit: Bei 20MHz bekommst Du (deutlich) <20MIPS. Das musst Du beim Zeitbedarf für Deine Algorithmen bedenken.