Hola cfornas.
En el mercado existen módulos de video para Arduino (
http://www.bricogeek.com/shop/shields-arduino/351-arduino-4display-shield-160.html), pero que yo sepa orientado solo a la salida de video, como controladores LCD con el propio LCD o tarjetas gráficas. Con esto quiero decir que solo conozco shield de vídeo orientados a la salida de video.
Tu lo que solicitas es un sistema que capture video para su análisis, trabajo que para un microcontrolador es muy pesado, por lo que deberías dividir tu proyecto en 2 partes. Una sistema de captura y análisis de video implementado con algo que tenga la capacidad suficiente de proceso (PC doméstico o industrial) y una entrada de video; y como 2ª parte, un sistema para el control de las acciones a realizar (control de salidas, servos, motores, relés, ...) donde un Arduino se mueve como pez en el agua ;-)
Consejo: Googlea un poco sobre el análisis de video para que tengas una vista general de lo que necesitarías en recursos (conocimientos, material) para darle forma a tu proyecto.
Mucha suerte con tu anvicioso proyecto Cfornas.