言者無意，聽者有心。若想嚴謹的回答這個問題，必須認真定義和考慮問題中所述微結構中“微”的程度。

在學術界，3D測量往往採用更加精密和複雜的測量技術，例如我所在的課題組曾公發表過一個利用光學手段進行多維度（7D）成像方向研究的成果，影片如下：

在影片中，被測物體（樹葉）的七維資訊都被檢測，具體包括表示物體三維的資訊( x,y,z)、表示角度的資訊（φ，θ ）、表示波長的資訊（λ）和表示時間的資訊（t）。

除此之外，在學術界，所談及的微結構也往往更加“微觀”，這些尺寸在微米甚至奈米量級的器件（如AAO、光柵柵矩）才可以稱得上具備微結構。對於學術界的這些微奈米結構，除上述的光學測量裝置之外，還有各種各樣的其他測量裝置，如電子顯微鏡、原子力顯微鏡等（見下圖），然而，這些裝置動則造價昂貴，不為日常民眾所見，介紹起來也沒有太大的意義。同時，相比於學術界，工業界中所涉及的結構尺寸往往在毫米量級以上，所以在本文中，將只針對工業界以及日常生活中看得見摸得著的3D形貌微結構測量手段進行總結概述。

圖 掃描式隧穿電子顯微鏡測量得到的量子圍欄（quantum corral）影像。圖尺寸為25nm寬、16nm高。

工業界中常用的3D形貌微結構測量手段

宏觀上，3D掃描是一個數據收集的過程。其目的是分析現實物理世界中存在的物件或環境進而收集其形狀甚至可能的外觀（例如顏色）資料等。對於可以進行這一類3D形貌微結構測量或者3D掃描的裝置，我們籠統的稱之為三維掃描器或3D掃描器（3D scanner）。

現今活躍在工業界的各種3D掃描器大多依賴於光學手段和原理，並已經在實際應用中顯現了諸多優點，例如，工業計算機斷層掃描和結構光3D掃描器利用光學探測手段，可實現無傷探測，並能夠構建數字3D模型。收集到的這些3D資料除了用在建築領域外，還有各種各樣的其他應用。例如，這些資料被娛樂業廣泛用於電影和影片遊戲的製作，包括虛擬現實技術、增強現實技術，人體動作捕捉，防偽手勢識別，工業設計，殘疾人矯形和假肢，逆向工程和原型設計，工業質量控制、工程檢查以及名貴古董字畫等文化藝術品的數字化等。

下面將進行具體敘述。

手持式鐳射掃描器

手持式鐳射掃描器透過三角測量機制建立3D影象，其原理如下圖所示：鐳射點或線從手持裝置投射到待測物體上，感測器（通常是電荷耦合器件或位置敏感器件）測量光源到物體表面的距離。

手持式鐳射掃描器收集與內部座標系相關的資料，因此為了收集掃描器處於運動狀態的資料，必須確定好掃描器的位置。常見的方法是透過掃描器使用被掃描表面上的參考特徵（通常是粘性反射片）或透過使用外部跟蹤方法來確定位置。

圖 鐳射三角測量感測器的原理。

結構光三維掃描器

結構光技術無疑是當下最火的光學技術之一，其在工業界做最好的案例便是蘋果公司生產的iPhone系列手機的面部識別技術。

結構光的原理為：將窄帶光投射到三維形狀的表面上產生一條照明線，該照明線與投影儀的其他視角相比是扭曲的，並且可以用於表面形狀的幾何重建（光部分）。在結構光領域中更快速和更通用的方法是一次使用多個條紋組成的圖案投影，因為這樣允許同時並行採集多個樣本，如下圖所示。

圖 帶2個攝像頭的條紋圖案記錄系統

結構光系統中觀察到的條紋圖案包含幾個深度線索。任何單個條帶的位移都可以直接轉換為3D座標。這就是結構光三維掃描器可以實現三維結構測量的直觀理解。

圖 結構光掃描汽車座椅

3D掃描雷達

雷達（lidar，LIght Detection And Ranging的縮寫），或稱3D鐳射掃描器，是一種常見於土木現場的測量裝置，可用於掃描土木建築、地表岩層（rock formations）等，並加以製作3D模型。

雷達的鐳射光束可掃描相當大的範圍：如圖中此款的儀器頭部可水平旋轉360度，而反射鐳射光束的鏡面則可以在垂直方向快速轉動。儀器所發出的鐳射光束，可量測儀器中心到鐳射光所打到第一個目標物之間的距離。

結論

上述介紹了一些日常生活中常用的3D掃描器及其原理，除此之外，3D掃描器還具備很多有意思的實際應用，如下圖所示。

古文物數字化儲存與復現

圖 斯洛維尼亞自然歷史博物館中鰭鯨骨架的3D掃描（2013年8月）

工業加工

圖 使用手持式VIUscan 3D鐳射掃描儀制作維京皮帶扣的3D模型。

除此之外，在國內來說，哈爾濱工業大學的超精密研究所，長春光機所以及上海光機所等都是三維測量領域的領先者，如果題主想跟進這一領域的最新成果可以搜尋上述科研院所的相關文章等。

【參考文獻】

François Blais, Michel Picard, Guy Godin, "Accurate 3D acquisition of freely moving objects," Proceedings. 2nd International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission, 2004, pp.422-429.

Qian Chen, Toshikazu Wada, "A light Modulation/Demodulation Method for Real-Time 3D Imaging," Fifth International Conference on 3-D Digital Imaging and Modeling, 2005, pp.15-21.https://figshare.com/articles/Visualization_1_mp4/6809348

Complete plenoptic imaging using a single detector

等