Disclosed is an optical tracking system including: a reference marker unit which is fixated relatively to a patient; a shape measuring unit which measures a three-dimensional shape of a certain body portion of the patient corresponding to a three-dimensional image; a tracking sensor unit which senses the reference marker unit and the shape measuring unit; and a processing unit which obtains a coordinate conversion relation between the reference marker unit and the tracking sensor unit and a coordinate conversion relation between the shape measuring unit and the tracking sensor unit based on a result sensed by the tracking sensor unit, obtains a coordinate conversion relation between the body portion of the patient and the shape measuring unit based on a result measured by the shape measuring unit, and defines a relative coordinate of the patient with respect to the reference maker unit from the obtained coordinate conversion relations. Therefore, the patient or a surgery tool can be tracked in an accurate and easy manner in a shorter time with low costs.옵티컬 트래킹 시스템은 기준 마커부, 형상 측정부, 트래킹 센서부 및 처리부를 포함한다. 기준 마커부는 환자에 상대적으로 고정 배치된다. 형상 측정부는 3차원 영상에 대응하는 환자의 소정 부위에 대하여 3차원 형상을 측정한다. 트래킹 센서부는 기준 마커부 및 형상 측정부를 센싱한다. 처리부는 트래킹 센서부에서 센싱된 결과를 기초로 기준 마커부와 트래킹 센서부 사이의 좌표변환관계 및 형상 측정부와 트래킹 센서부 사이의 좌표변환관계를 획득하고, 형상 측정부에서 측정된 결과를 기초로 환자의 소정 부위와 형상 측정부 사이의 좌표변환관계를 획득하여, 획득된 좌표변환관계들로부터 기준 마커부에 대해 상대적인 환자의 좌표계를 정의한다. 이에 따라, 보다 짧은 시간에 적은 비용으로 정확하고 용이하게 환자나 시술도구를 트래킹할 수 있다.