محاسبه ی موقعیت و وضعیت یک شیء با استفاده از نقاط مشخصه روی آن، با دانستن وضعیت هندسی این نقاط یا دانستن مدل شیء و همچنین در دسترس بودن نقاط متناظر این نقاط مشخصه در تصویر گرفته-شده از شیء یکی از موضوعات چالش برانگیز است که تاکنون برای محاسبه ی آن، روش های مختلفی که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند، ارائه شده است. در این پایان نامه روشی جدید برای تعیین موقعیت و وضعیت شی ء نسبت به دستگاه دوربین با استفاده از تصویر آن ارائه شده است. تصویر واقعی که از دوربین در اختیار داریم از نگاشتی غیرخطی بین جهان سه-بعدی و تصویر دوبعدی حاصل می شود. برخی محققان با خطی فرض کردن این نگاشت تخمین موقعیت و وضعیت را ساده تر کرده اند ولی از کلیت مسأله کاسته و محدودیت هایی بر ابعاد شیء مورد نظر اعمال نموده-اند. استفاده از نگاشت غیرخطی و دست یابی به روابط هندسیِ برقرار بین شیء و تصویر آن اگر چه کاری چالش برانگیز و دشوار است ولی دقت کار را بالا برده و محدودیتی بر ابعاد شیء وارد نمی کند. حالتی که یک شیء در برابر دوربین قرار می گیرد بسته به نوع دوران و فاصله اش از محور اصلی دوربین تغییر می کند.در این پایان نامه به بررسی حالات مختلف قرارگیری قلم در مقابل دوربین پرداخته و با استفاده از نتایج کلی ترین حالت، به معادلاتیدقیق برای شیء ای سه بعدی رسیدیم. در حل دستگاه معادلات غیرخطی، انتخاب الگوریتمی مناسب که علاوه بر کمینه کردن خطا، زمان کمی نیاز داشته باشد، حائزاهمیت است. با توجه به اینکه در آزمایش عملی مقادیر دقیق نیستند الگوریتمی از نوع بهینه سازی پیشنهاد شده و راهکاری برای انتخاب حدس اولیه پیشنهاد می شود که هم همواره به پاسخ برسیم و هم زمان حل مسأله را کاهش دهد. انجام آزمایش های عملی؛ که در آن ها حداکثر خطا برای زوایای دوران دو الی سه درجه و حداکثر خطا برای فاصله ی شیء تا دوربین دو الی سه سانتی متر است؛ در کنار شبیه سازی علی رغم ملاحظات خاصی که دارد، مهر تأییدی بر صحت و کاربردی بودن روابط است.