手术导航系统是计算机辅助手术中的一部分，它将病人术前影像和术中解剖结构相对应，通过空间定位设备实时跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时显示与更新，医生通过观察病人影像中手术器械和病灶部位的相对位置关系，对病人进行导航手术治疗。手术导航系统延伸了医生有限的视觉范围，能有效地提高手术的可靠性、安全性和成功率，减少手术创口和并发症的发生，极大地减轻患者的痛苦。　　本文对可见光下的基于双目立体视觉的手术导航进行了研究，包括手术器械标志点的检测与三维重建、手术器械标识板的运动跟踪、手术探针的可视化等。　　为了能捕获手术器械的空间位置，本文给手术器械定义了三个角点，并采用亚像素级角点提取算法来获得角点的精确像素坐标。在此基础上，利用双目立体视觉技术重建出角点的三维空间坐标。在复杂背景下，对整幅图像进行角点检测会得到很多的干扰角点，因此本文设计了一个带有圆形纹理图案的手术器械标识板并使用连续自适应均值漂移（CamShift）算法对标识板进行运动跟踪，从而将角点的检测限制在了运动跟踪的结果区域内。在跟踪算法中，利用颜色、饱和度和纹理特征来建立目标特征模型，以提高跟踪的鲁棒性，并引入霍夫圆变换来克服目标丢失时需要重新初始化搜索窗口的问题，从而实现了全自动跟踪。　　针对手术探针的可视化问题，需要计算世界坐标系和模型坐标系之间的变换关系。本文通过研究世界坐标系和患者坐标系、模型坐标系和模型标记点坐标系、以及患者坐标系和模型标记点坐标系之间的关系，利用手术探针在患者坐标系的位置与在模型标记点坐标系的位置只相差一个比例因子这一特征，将现实采集的手术探针位置通过坐标变换转换到模型坐标系中，从而达到了手术器械和三维模型显示在同一个三维场景中的目的。　　最后，基于上述理论开发了手术导航系统并进行了导航仿真实验。根据现场手术器械标志点采集的波动情况，人为地将干扰引入到了患者皮肤上标记点的坐标采集中，以模拟现实环境。实验表明，该导航系统的精度能满足外科手术导航精度的需求。