神经外科导航系统(Neurosurgery Navigation System)是现代影像技术、立体定向技术与先进的计算机技术相结合的产物,它的主要功能包括：在术前通过手术规划与模拟,可以减少手术的盲目性,缩短手术时间；在术中通过对手术器械的精确导航,可以减小创伤,缩短病人在术后的回复期；在术后通过对手术过程中的记录分析,可以对手术进行客观的评估。因此,导航系统在神经外科手术中的使用,不仅提高了手术的安全性与精确性,同时也更新了外科手术和外科手术器械的概念,延伸了外科医生的视野。本文首先介绍神经外科导航系统的工作流程与软硬件组成。然后讨论了导航系统中的三项关键技术：体数据的处理与可视化、空间定位技术、空间配准技术。在体数据的处理与可视化部分,阐述体数据的裁切、灰度调整、图像平滑、图像滤波以及体数据的组织分割、三维重建等技术；在空间定位技术部分,阐述了透视投影模型、空间几何变换、摄像机的标定、双目立体视觉以及NDI公司Passive Polaris系统的定位原理等内容；在空间配准技术部分,首先阐述了神经外科导航系统所涉及的各种坐标系统,然后对导航系统中的一般空间配准技术进行了深入剖析,最后提出了一种基于平衡VP树的快速空间配准算法。在本文最后部分,首先简单介绍了导航系统的软件开发平台,然后分析神经外科导航系统的软件架构,最后就神经外科导航系统的数据管理、术前计划、术中注册与导航等主要功能模块的设计与实现进行详细阐述。本文的主要贡献包括：第一、提出了一种基于平衡VP树的快速空间配准算法。第二、对神经外科导航软件系统进行了初步实现。