비전 기반 위치 추정 기법을 이용한 6-자유도 상대 변위 추정 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 6-자유도 상대 변위 추정 방법은 카메라를 이용하여 고정 부재에 부착된 제1 마커와 상기 고정 부재에 정합시키기 위한 동적 부재에 부착된 제2 마커의 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 이미지에 대한 이미지 처리를 통해 상기 제1 마커의 특징점과 상기 제2 마커의 특징점을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 제1 마커의 특징점과 제2 마커의 특징점에 기초하여 상기 고정 부재에 대한 상기 동적 부재의 6-자유도 상대 변위를 추정하는 단계를 포함한다.