3D-Bildverarbeitungssysteme benötigen erhebliche Konfigurations- und Ausführungszeiten. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag ein intelligentes kamerabasiertes modulares Sensorsystem zur kontextbezogenen optischen Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten für Industrie-4.0-Anwendungen vorgeschlagen. Das System basiert auf einer modularen, serviceorientierten Architektur, welche die gesamte Funktionalität des Systems kapselt. Zusätzlich werden die Funktionalitäten und Merkmale der modularen Architektur auf Grundlage des GenICam-Standards semantisch beschrieben. Darüber hinaus definiert das vorgestellte System ein Kontextmodell, welches sowohl intrinsische als auch extrinsische Einflüsse berücksichtigt. Dazu werden entsprechende Reaktionen auf Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Fremdlicht, definiert. Darüber hinaus wird eine neuartige FPGA-basierte Architektur eingesetzt, um die Performanz von 3D-Bildverarbeitungsalgorithmen in Bezug auf die Ausführungszeit durch die Nutzung von Pipelining und Parallelisierung zu verbessern. Die im Rahmen einer Fallstudie und auf Basis eines deflektometrischen Sensorsystems erzielten Ergebnisse zeigen, dass das System dynamisch an Fremdlicht anpassbar ist. Weiterhin kann die Ausführungszeit des Deflektometrie-Algorithmus mittels der FPGA-basierten Architektur erheblich reduziert werden.