超声引导下的介入技术在多种疾病的治疗中都有重要应用,作为微创手术的一种,其具有精度高、手术周期短、损伤小、并发症少等优点。但在实际手术过程中,该技术存在适用范围限制,引导不能实时连续,操作不够灵活方便等问题,而现有的一些辅助超声手术导航设备也存在占用空间大、移动不够灵活、影响医生操作等缺点。针对介入手术存在的问题以及现有设备的缺点,本文提出了一种新的机器视觉辅助超声手术导航系统。该系统基于双目视觉定位技术,能够准确实时的跟踪定位手术器械,并将其空间位置信息与病灶的超声图像进行融合显示。本文主要研究工作如下:首先,提出了将双目视觉定位装置安装在超声探头上的设计思路,设计了完整的硬件系统和软件系统,其中硬件系统包括双目视觉定位装置、带标志物的手术器械、图像工作站、超声探头标定装置、超声诊断仪等。其次,设计了一种条形码式的标志物用于辅助定位手术器械,并提出了有效的标志物检测与识别算法,能够快速精准的提取标志物的特征点。另外,在“N”线模型的基础上,设计了一种超声探头标定装置,利用空间变换技术和基于罗德里格矩阵的参数求解方法,解决了手术导航系统中双目视觉定位系统坐标系与超声图像坐标系之间的变换问题。最后,研制了手术导航系统的样机,并对样机的多项性能指标进行了实验测试和模拟的穿刺手术实验。实验结果表明本文研究的手术导航系统定位误差在1mm以内,空间位置信息更新频率为12~13Hz,具有良好的定位精度、稳定性以及实时性,满足医学手术导航的要求。