التصوير المجسم الضوئي (الإنجليزية: Photometric stereo) هو تقنية في مجال رؤية الحاسوب تُستخدم لتقدير متجهات السطح العمودية للأجسام من خلال رصدها في ظروف إضاءة مختلفة (القياس الضوئي). وتعتمد هذه التقنية على حقيقة أن كمية الضوء المنعكس من سطح ما تعتمد على اتجاه هذا السطح بالنسبة لمصدر الضوء والمُشاهد. عند قياس كمية الضوء المنعكس إلى الكاميرا، يصبح نطاق اتجاهات السطح الممكنة محدودًا. ومع وجود عدد كافٍ من مصادر الضوء من زوايا مختلفة، قد يقتصر اتجاه السطح على اتجاه واحد أو حتى قد يكون محدودًا للغاية.
طُوِّرت هذه التقنية لأول مرة على يد وودهام عام 1980. تُعرف الحالة الخاصة التي تكون فيها البيانات عبارة عن صورة واحدة باسم استخلاص الشكل من التظليل، وقد حللها بي كي بي هورن عام 1989. ومنذ ذلك الحين، عُمِّمت تقنية التصوير المجسم الضوئي لتشمل العديد من الحالات الأخرى، بما في ذلك مصادر الضوء الممتدة والتشطيبات السطحية غير اللامبرتية. ويهدف البحث الحالي إلى جعل هذه الطريقة فعالة في وجود الظلال المسقطة، والإضاءة الساطعة، والإضاءة غير المنتظمة.
تُستخدم تقنية التصوير المجسم الضوئي على نطاق واسع في مجالات متنوعة، بما في ذلك علم الآثار، وترميم الإرث الثقافي، وضبط الجودة. وهي الآن مُدمجة في برامج مفتوحة المصدر شائعة الاستخدام، مثل برنامج ميشروم.