本文主要研究计算机辅助手术导航中的医学图像配准算法，以及影像增强器图像失真的校正方法。图像配准是手术导航系统中的关键步骤之一。本文针对医学图像刚体配准，提出一种以差异进化算法为优化策略的配准算法及两种改进算法；针对医学图像非刚体配准，提出一种以局部相关系数为相似测度的配准算法。最后，针对骨科手术导航系统中影像增强器图像失真的问题，提出基于正交多项式和加权正交多项式变换的图像校正方法。　　 在多模态医学图像配准中，相似测度优化过程容易陷入局部极值，本文引入差异进化算法作为优化策略，利用其优良的收敛特性，避免相似测度优化陷入局部极值。实验证明，在以互信息为相似测度的医学图像配准中，该算法优于Powell算法和模拟退火算法。为了提高图像配准的精度和稳定性，本文进一步提出一种基于对等差异进化算法的配准方法。该方法将对等学习法应用到差异进化算法中，实现三维医学图像刚体配准，提高了多模态图像配准的精度和稳定性。为了提高图像配准的速度，本文还提出一种基于多核并行化策略的差异进化配准算法。该算法充分利用多核处理器的并行计算能力，在图形工作站上实现基于多核并行化的快速医学图像配准方法，在保证精度和稳定性的前提下，提高图像配准速度。　　 为了改善灰度不一致导致图像配准错误的情况，本文将局部相关系数作为相似测度引入医学图像非刚体配准，由于该方法采用全局卷积计算局部统计特性，利用高斯卷积的优良特性，有效提高了配准的稳定性和计算效率。　　 最后，针对基于X线透视的骨科手术导航系统中影像增强器图像失真的问题，在多项式变换校正失真图像的基础上，提出基于正交多项式和加权正交多项式变换的校正方法。前者利用正交多项式的正交特性和递推关系，提高失真图像校正的精度、速度和灵活性；后者在前者基础上，还利用控制点对不同像素点影响的不同，进一步改善图像的局部形变。