光学跟踪系统包括基准标记部、形状测量部、跟踪传感器部及处理部。基准标记部相对于患者而进行固定配置。形状测量部针对与三维影像对应的患者预定部位，测量三维形状。跟踪传感器部传感基准标记部及形状测量部。处理部以跟踪传感器部传感的结果为基础，获得基准标记部与跟踪传感器部之间的坐标变换关系及形状测量部与跟踪传感器部之间的坐标变换关系，以形状测量部测量的结果为基础，获得患者的预定部位与形状测量部之间的坐标变换关系，从获得的坐标变换关系，针对基准标记部定义相对的患者的坐标系。因此，能够在更短时间，以更少费用，准确而容易地跟踪患者或手术工具。