光学跟踪器的工作过程是记录物体或人物移动的过程。也是动作捕捉的过程。 它用于军事，娱乐，运动，医疗应用，以及计算机视觉和机器人的验证。 在电影制作和视频游戏开发中，它是指人类演员的记录动作，并使用该信息在2D或3D电脑动画中动画化数字角色模型。 当它包括脸和手指或捕获微妙的表情时，它通常被称为表情捕获。 在许多领域，运动捕捉有时被称为运动跟踪，但在电影制作和游戏中，运动跟踪通常是指更多地匹配移动。

高精度的光学跟踪器是增强现实(augmented reality,AR)实现精确注册的关键。光学跟踪器的静态误差、动态误差、图像噪声等对增强现实注册的精度有很大的影响，因此如何预测和评估光学跟踪器的姿态精度是光学跟踪器设计者需要解决的关键技术问题之一。

在星光制导的空间飞行器中是由星跟踪器来提供精确的空间方位信息。自七十年代以来，由于，电荷耦合器件(CCD)的问世使星跟踪器的精度、稳定性和可靠性都得到了大大地提高。以CCD作为探测器的星跟踪器应用图像求心技术可以获得比象素角分辨率还要高的测量和跟踪精度。星跟踪器光学系统的结构参数、成像质量和最佳离焦量(用来获得最佳的点扩散函数)的选择对提高测量和跟踪精度都是至关重要的。

通常的光学系统对目标细节的分辫能力和所接收到的能量与口径大小密切相关。由于星跟踪器所探测的是点目标,因此不存在细节的分辨问题，它的口径完全由系统所要获得的信噪比，也可以说由所能接收到的能量所决定。星跟踪器光学系统的信噪比除口径外尚与星光辐射、焦面技术和CCD光电特性有关。

对于选定的CCD器件焦距和视场是成反比的。焦距越长象素角分辫率越高就越有利于提高跟踪和测量精度，但是由于视场变小使得在视场内瞬时探测的制导星数减少又不利于提高测量和跟踪精度。焦距和视场的选取应根据具体使用要求加以权衡。

应用内插求心技术来提高测量和跟踪精度的光学系统必须保证星像在CCD上的点扩散函数是对称的。引起点扩散函数失对称的光学系统像差有彗差、像散和倍率色差。彗差将使星像的亮度中心朝向光轴移动,像散使其点扩散函数变成两个相互分离且又垂直的线扩散函数,倍率色差致使各色星像亮度中心(色心)不重合。这三种像差是首先要考虑校正的。其次是畸变及其像面弯曲的校正，它们将会使测量和跟踪精度随视场而变化。为使不同波长的辐射通量在CCD上照射相同的面积(例如3只3个象素),那么不同波长的星像必须重合。因此,位置色差、二级光谱等也必须加以校正。