三维PIV基于立体成像原理：

两台相机从不同的角度拍摄被照亮的跟随流动的颗粒，Scheimpflug镜头布置可以使两个相机同时获得全场j聚焦良好的成像。一台相机，只能测量粒子位移在垂直于其光轴方向的投影，把两台相机拍摄到的投影图像组合起来，就能够再现被测流体中粒子的3分量立体位移。
用这样的方法，可以得到包含所有三个速度分量的完整向量。这种系统称为立体PIV，它是通过模仿人眼立体视觉原理而发展起来的。