提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,其主要由光笔、摄像机和笔记本电脑组成.测量时,使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上3个发光二极管的像,由3个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标.运用三点透视问题(P3P)原理建立了系统的数学模型,并用摄像机模型中的坐标变换原理证明了该模型解的唯一性,推导出了被测点坐标的求解公式.在三坐标测量机上做了对比实验,结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度.