增强现实技术是一项结合了计算机技术、通信技术、计算机图形学等多领域知识的技术,其目的是通过在真实场景中添加计算机中生成的虚拟信息,达到“虚实融合”的效果。在微创外科手术中使用增强现实技术,可以使医生具有“透视”功能,透过组织器官表面看到其内部病变的位置和形态,实时调整手术动作,提高手术效果。本文以建立基于增强现实的腹腔微创手术的图像导航系统为研究目标,具体研究内容包括:腹腔微创手术的立体显示。在建立双目视觉系统的基础上,分析了双目视觉系统确定空间中点的坐标的原理;对不同的坐标系进行说明,并分析了各坐标系之间相对关系。以理想的小孔成像模型为例,阐释了内窥镜标定的相关理论,对内窥镜的内参数矩阵、外参数矩阵进行定义并提出求解方法。分析了内窥镜使用过程中可能产生的畸变,以及左右图像对之间的对极几何。介绍了常用的立体显示技术原理,并指出了不同技术的优缺点。腹腔微创手术的术前规划。在模型的三维重建和可视化技术分析基础上,分析了面绘制和体绘制的相关原理和特点,通过Open GL中进行观察的相关理论,对模型和视点变换、投影变换、视口变换等理论进行分析,指出建立完整的观察模型的具体步骤。分析了光照模型,以及光照的相关计算规律,为得到逼真的虚拟模型提供了理论支持。设计并实现人机交互功能实现虚拟三维模型与真实场景的空间匹配,利用Open GL技术实现术前手术计规划信息与术中内窥镜信息的融合,使不可见病灶信息在内窥镜图像中显示,达到增强现实的目的。搭建基于增强现实的腹腔微创手术的图像导航实验平台,操作手术器械对肝脏模型进行试验,证明系统的可行性。本文建立的增强现实系统,可在腹腔微创手术中为医生导航,为后续深入研究奠定基础。