基于光学测头特征点成像的单机视觉坐标测量系统具有测量空间大、测量精度高及可进行现场测量等优点，是替代传统的大型坐标测量机的最有发展前途的技术方案之一．为实现该测量方法，必须先解决光学测头姿态估计问题，为此，提取一种利用SVD与矢量观测值的姿态确定方法．首先，通过基于SVD的5点优化算法确定特征点的空间坐标；然后，利用特征点的测头坐标和空间坐标建立关于测头坐标矢量、像机坐标矢量的矩阵方程，优化求解矩阵方程确定光学测头（测头坐标系）相对于像机坐标系的姿态．该算法利用所有数据冗余信息，提高了测量系统的精度和稳定性．实验证明，该算法切实可行，系统的单点重复性及测量不确定度〈0．1mm．