Diese Dissertation behandelt die Konzeptionierung und experimentellen Validierung eines optisch georteten Ultraschallmesssystems, beruhend auf neuartigen Algorithmen zur modellbasierten Auswertung von 3D-rekonstruierten Ultraschallmessdaten und einer umfassenden Quantifizierung der hardware-, software- und prozessseitigen Einflussfaktoren auf die Messunsicherheit, welche sich durch Parameteroptimierung und Hinzunahme von Oberflächenmessdaten für den Praxiseinsatz hinreichend reduzieren lässt.