Randebergs fagområde er biomedisinsk optikk og fotonikk. Fagområdet omfatter optisk sensorteknologi og -avbildning, bruk av optiske sensorer i medisin, kartlegging av egenskaper i biologisk vev, optisk modellering, data- og billedanalyse og algoritmeutvikling for slik analyse. Hun har bakgrunn og kompetanse innenfor spektroskopi og hyperspektral avbildning. Randeberg har jobbet med en rekke anvendelser av optisk sensorteknologi, blant annet optiske målinger av gulsott hos nyfødte, aldersbestemmelse av blåmerker for rettsmedisinske anvendelser, effekt av laserbehandling og UV-behandling av hud, karakterisering av leggsår og brannsår og diagnostikk av leddgikt. Randeberg er opptatt av forskningsformidling og har blant annet deltatt i programmene og på NRK TV.