Интерес представляет не только задача определения того, каковым является некоторый объект, но и задача определения его позы, т.е. его позиции и ориентации по отношению к наблюдателю. Например, при решении проблемы манипулирования объектами на производстве приходится учитывать, что захват робота не может взять объект до тех, пока не будет известна его поза. В случае твердотельных объектов, как трехмерных, так и двухмерных, эта проблема имеет простое и полностью определенное решение, основанное на методе выравнивания, который описан ниже.

В этом методе объект представляется с помощью Μ характеристик, или различимых точекв трехмерном пространстве (в качестве таковых могут, допустим, рассматриваться вершины многогранного объекта). Координаты этих точек измеряются в некоторой системе координат, наиболее подходящей для данного объекта. После этого точки подвергаются операции трехмерного вращения R с неизвестными параметрами, за которой следует операция переноса на неизвестную величину t, а затем выполняется операция проекции, которая приводит к появлению точек характеристик изображенияна плоскости изображения. Вообще говоря,, поскольку некоторые точки модели могут закрывать друг друга, а детектор характеристик может пропустить некоторые характеристики (или выявить ложные характеристики, появление которых обусловлено наличием шума). Такое преобразование для трехмерной модели точеки соответствующих точек изображения можно представить следующим образом:

где R — матрица вращения, t — вектор переноса; Π — перспективная проекция или одно из ее приближений, такое как масштабируемая ортогональная проекция. Чистым результатом становится трансформация Q, которая приводит точки модели в соответствие с точками изображения. При этом, хотя первоначально трансформация Q не определена, известно, что (применительно к твердотельным объектам) Q должна быть одинаковой для всех точек модели.

Задачу определения преобразования Q можно решить, получив значения трехмерных координат трех точек модели и их двухмерных проекций. В основе этого подхода лежит следующая интуитивная идея: могут быть легко составлены уравнения, связывающие координатыс координатами. В этих уравнениях неизвестные величины соответствуют матрице вращения R и вектору переноса t. Если количество уравнений достаточно велико, то возможность получения решения для Q становится неоспоримой. Мы не будем приводить здесь доказательство этой гипотезы, а просто сформулируем следующий результат.