2016年三月,“精准医疗”被纳入国家十三五计划。精准医疗在中国已经上升为了“国家战略”。2006年“精准外科”概念被提出,“精准外科”是精准医疗战略的一部分。手术做为外科治疗的主要手段,其所要求的精细化程度越来越高,传统的依赖医生经验和技巧的手术方式已经渐渐不能满足这样的趋势。计算机辅助的手术以其高可靠性高精度的优势成为未来“精准外科”治疗手段的一个发展方向。精准外科离不开高精度的三维定位设备,在这样的需求下,对于非侵入式高精度位置测量系统的研究就有了非常重要的意义。机器视觉的基本任务之一是通过摄像机采集的二维图像来计算世界坐标系中物体的三维几何信息,并根据计算结果来识别或重建物体。空间中某点的三维位置与其在摄像机图像中对应像点之间的是存在一个相互关系的。这个相互关系取决于摄像机成像的数学模型,数学模型中的参数就是我们所说的摄像机的参数,这些参数根据性质的不同分为内参和外参。通常情况下,小部分摄像机参数在摄像机的说明书中会呈现,但大部分摄像机精确的数学参数必须通过实验与计算获得,计算这些参数的过程就是我们常说的“摄像头标定”,或直接简称为“标定”。标定就是指计算摄像机数学模型参数的过程。标定精度的大小,直接影响着机器视觉的精度。本文主要工作是结合高精度红外定位系统的实际需求,设计高精度的标定算法以保证定位精度。基于Tsai两步法提出了灵活高效的构建虚拟标定参考物的标定方法。经过实验验证,构建虚拟标定参考物的标定方法的像元误差0.1pixel,比传统Tsai两步法提高了 0.03pixel,有效的提高了该系统的标定精度。