Viele moderne Anwendungen im 21. Jahrhundert haben von dreidimensionalen (3D) Bildverarbeitungssystemen profitiert. Dazu gehört die Robotik, die solche Vision-Fähigkeiten häufig in der Fertigung, Lebensmittelverarbeitung und Landwirtschaft nutzt. Militärische Anwendungen umfassen oft das Auffinden und Explodieren von Bomben, während medizinische Anwendungen für 3D-Vision typischerweise eine detaillierte Abbildung des Körpers während Tests wie Endoskopien beinhalten. Bildgebende Systeme werden oft mit komplexer 3D-Software verwendet, die die Bilder verarbeitet und sogar dabei helfen kann, anspruchsvolle Produkte in drei Dimensionen zu entwerfen.
Roboter, die mit 3D-Vision ausgestattet sind, werden häufig verwendet, um Teile während der Montage zu kommissionieren und zu platzieren, und können sie auch auf einem Förderband platzieren. Manchmal verlagern sie Komponenten in ein Lager, beispielsweise wenn Autoteile organisiert werden, bevor sie auf ein Fließband gebracht werden. Die Handhabung von Teilen im Allgemeinen ist mit 3D-Vision effizienter, da der Einsatz von Lasern mit zweidimensionalen (2D) Systemen mehr Zeit in Anspruch nehmen kann. Maschinen, die verwendet werden, um beispielsweise Äpfel, Eier oder Tomaten zu pflücken, zu inspizieren oder auf andere Weise zu manipulieren, umfassen oft Roboter mit komplexen Bildverarbeitungssystemen.
Eine weitere Anwendung für 3D-Vision ist das Melken und Desinfizieren von Kühen. Die Kamera kann direkt an einen Computer angeschlossen werden, der den Roboter beim Betreten einer Box verfolgt, die Melkausrüstung anbringt und die Behälter mit Milch befüllt. Ferngesteuerte Roboter, die vom Militär verwendet werden, enthalten oft Vision-Systeme, um Minen und andere Geräte zu lokalisieren und zu explodieren. Die Gefahr für den Menschen wird in der Regel eliminiert und ein Bediener kann den vom Roboter betrachteten Bereich auf einem Bildschirm im Detail sehen.
Autonome Fahrzeuge enthalten oft 3D-Vision-Systeme in der elektronischen Schaltung. Diese können Ziele für die Navigation triangulieren sowie das umliegende Gelände erfassen, um Hindernissen auszuweichen und die sichersten Routen zu finden. Hinter vielen 3D-Anwendungen steckt oft Software und bietet in der Regel eine Möglichkeit, von einer Kamera aufgenommene Bilder zu interpretieren und einer Maschine die Reaktion auf die Umgebung zu befehlen. Einige dienen als multidimensionale Konstruktionswerkzeuge, wie beispielsweise Computer Aided Design (CAD)-Programme, für Robotik und andere Maschinen, bevor sie gebaut werden.
Die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Vision werden oft erweitert, wenn neue Technologien entstehen. Bis 2010 wurde eine Machine-Vision-Kamera entwickelt, die Stereobilder in einem statt in zwei Geräten erzeugen konnte. Es hat eine Linse mit einem Umschaltmechanismus, der jeweils eine Hälfte davon blockiert; linke und rechte Bilder können ohne zeitaufwändige und teure Softwarebearbeitung aufgenommen werden. Das System nimmt auch kleine bildgebende Geräte wie Telepresence-Geräte oder Endoskopie-Instrumente auf.