許多機器視覺應用程式需要物體表面的完整視圖，因為許多需要檢查的特徵位於物體的側面，而不是在物體上方。
許多柱狀物體（例如不同類型的瓶子和容器，以及許多類型的機器零件）需要進行側面檢查才能夠發現划痕和雜質或者掃出條碼，以及為了確保一些文字被正確印刷。
在這種情況下，最常用的方法是使用更多的相機（通常是3到4個），來確保除標準俯視圖之外，還可觀察到零件的幾個側視圖。此種解決方案除了會增加了系統的成本外，還往往會導致系統性能受到限制，因為電子設備或軟體必須同時處理來自不同相機的不同影像。
在許多其他的情況下，機器視覺系統工程師喜歡整合一個行掃描相機，逐行掃描物體外部表面。這個方法也帶來了許多技術和成本問題。由於物體必須藉助一些昂貴的機械裝置進行旋轉，進而影響了控制速度；此外，行掃描相機不僅需要非常強大的照明，而且直線探測器的寬度也增大了光學系統的放大率，因此降低了景深。
基於這些原因，多家整合廠商都在試圖尋找一種無需旋轉零件即可進行單相機偵測的光學解決方案。
不同類型的光學組合使得這個想法成為可能：環外側鏡頭，內孔檢測光學系統，折反射（多反射鏡）系統和其他類型的光學探針和系統。
環外側鏡頭的光學工作原理
環外側鏡頭完美地實現了系統整合商所需的功能：單張影像中即包含所有待偵測的特徵；這些影像通常可由軟體做進一步拆解，以便擷取物件的直視圖，並使影像的分析變得更加容易。
外表面檢測可能得益於基於使用多個反射鏡系統的光學技術。 一個不尋常的方法是用遠心鏡頭透過物體周圍的反射鏡組件來觀察物體。
可獲得物體的4個或更多不同側視圖，如果放置反射鏡後可在每個影像中獲得相同的光學路徑，則物體的對焦會達到最佳。遠心鏡頭還可確保不同的影像具有完全相同的放大倍率和相同的視角，從而允許採用完美的影像匹配軟體程式；鑑於此原因，也可使用此配置進行測量。
透過多視角光學元件所提供的光學解決方案，提供了配備反射鏡組件的環外側鏡頭和遠心鏡頭的諸多優勢。這些多反射鏡光學系統可提供同一物體的多個（4，6，8或更多）側面視圖，以便於從不同的角度觀察物體，這使得這些光學元件適用於外部和內部（洞）的表面檢測。所有側面影像均在同一相機拍攝中完成，所以所有相關的資訊都位於同一張影像中，就如同環外側鏡頭一樣。
多視角光學元件還具有良好的影像分辨率，可高速擷取影像，可在低F-數值對其進行操作。
多視角光學元件可以有效偵測空腔內壁。然而，在某些情況下，其他解決方案會更有效、佔用空間更小。例如，當使用孔檢測光學元件來檢測空腔時，所獲得的影像與採用環外側鏡頭擷取的影像類似。
與環外側鏡頭類似，孔檢測光學元件可進行曲面取景，而不是平面取景：孔檢測光學元件可以完美觀察圓柱體空腔，進而有效控制孔洞和容器表面。不需在零件內放置光學探針，即可透過寬廣的視角來詳細查看其內表面。
孔檢測光學元件的工作原理以及展示這些鏡頭如何顯示空腔或帶孔物體的圖像。
孔檢測光學元件適合大部分應用，但唯獨無法垂直檢視孔內壁。當觀察某些帶螺紋的內壁或檢測從外部看不到的空腔時，此類光學器件很有用。
在這些情況下，有必要插入光學探針。通常它是以光纖為基礎組成的元件，例如纖維內視鏡、管道鏡或其他設備（整合相干光纖束以將空腔內的圖像傳輸到相機探測器）。不幸的是，此類裝置有很大的局限性，因為最粗的纖維束所收集的像素遠遠不如一台低解析度的相機。基於這個原因，當要求高對比度的影像時，必須首選直接光耦合的相機：可藉助配有特殊微距鏡頭的光學探針來實現此功能，透過球面鏡或非球面鏡來查看孔內壁。此類解決方案可在特定厚度範圍內檢測到微小瑕疵：如果檢測被限制在某一特定深度的孔內，則假如使用此類光學探針的話，就不必在整個深度內掃描空腔了。
如何配置孔檢測探針以及如何顯示所獲得的影像
如果腔內的瑕疵很小，應當用高倍率的光學元件檢測這些瑕疵。由於一個相機只能偵測到內表面的一小部分，因此探針在從外到裡偵測的同時還要在每個位置進行360°全景拍攝。
採用這種方法，除了需要使用精確的定位系統來移動探針外，還需要進行特定的軟體運算以實現影像匹配，因為空腔的影像由眾多不同的影像組成，而這些影像是透過掃描孔四周表面而形成的。
