光學自由曲面沒有嚴格確切的定義，通常是指無法用球面或者非球面系數來表示的光學曲面,主要是指非旋轉對稱的曲面或者只能用參數向量來表示的曲面（如NURBS曲面）。光學自由曲面已經在日常生活的各個方面獲得了愈來愈廣泛的應用。
手持式三維掃描儀的測量精度是獲取高質量自由曲面的關鍵。因此，如何有效評價三維掃描儀的測量能力具有非常重要的意義。
三維掃描儀技術與傳統測量技術相比具有以下優勢：
1、非接觸測量
三維激光掃描技術采用非接觸掃描目標的方式進行測量，無需反射棱鏡，對掃描目標物體不需進行任何表面處理，直接采集物體表面的三維數據，所采集的數據真實可靠。可以用于解決危險目標、環境（或柔性目標）及人員難以企及的情況，具有傳統測量方式難以完成的技術優勢。
2、數據采樣率高
目前，采用脈沖激光或時間激光的三維激光掃描儀采樣點速率可達到數千點/秒，而采用相位激光方法測量的三維激光掃描儀甚至可以達到數十萬點/秒，可見采樣速率是傳統測量方式的。
3、主動發射掃描光源
三維激光掃描技術采用主動發射掃描光源（激光），通過探測自身發射的激光回波信號來獲取目標物體的數據信息，因此在掃描過程中，可以實現不受掃描環境的時間和空間的約束。
4、高分辨率、高精度
三維激光掃描技術可以快速、高精度獲取海量點云數據，可以對掃描目標進行高密度的三維數據采集,從而達到高分辨率的目的。
5、數字化采集,兼容性好
三維激光掃描技術所采集的數據是直接獲取的數字信號，具有全數字特征，易于后期處理及輸出：用戶界面友好的后處理軟件能夠與其它常用軟件進行數據交換及共享。
6、可與GPS系統配合使用
這些功能大大擴展了三維激光掃描技術的使用范圍，對信息的獲取更加全面、準確。內置數碼攝相機的使用,增強了彩色信息的采集，使掃描獲取的目標信息更加全面。GPS定位系統的應用，使得三維激光掃描技術的應用范圍更加廣泛，與工程的結合更加緊密,近一步提高了側量數據的準確性。
7、結構緊湊、防護能力強適合野外使用
目前常用的掃描設備一般具有體積小、重量輕、防水、防潮,對使用條件要求不高，環境適應能力強，適于野外使用。
