外科手术导航技术充分利用了多种医学成像信息，不仅可帮助外科医生进行术前计划，使创口最小化，同时可提高手术质量，给外科手术带来了极大的便利。增强现实(AR：Augmented Reality)是一种图形学领域的新技术，它将计算机绘制的虚拟模型融合到使用者所看到的真实世界景象中。使用者可从计算机描绘的虚拟模型中获得额外的信息，从而对真实环境进行增强。在医学领域，虚拟模型是通过成像设备对人体部位扫描得到体数据，对其进行三维重建得到的。本文的工作是希望将增强现实技术应用到外科手术导航中来，从而提供给外科医生更直观的信息。医生在计算机屏幕上既可看到病人真实的环境和姿态，又可从虚拟模型中得到其视觉系统无法获得的信息。 本文首先由Marching Cube面绘制的方法对实验的CT数据三维可视化，并提出了解决二义性问题的方法，得到虚拟模型。然后采用基于视觉的单相机定标方法，对虚拟模型的三维点与真实场景图片上的点进行配准，得到两者的变换关系。最后利用变换关系实现虚拟模型和真实场景的虚实配准，得到增强现实显示。本文是通过贴在头部表面的基准点来辅助虚实配准的。此外本文还在虚实配准的基础上，对于点跟踪作了一些研究。 根据本文的算法，实验证明我们进行了准确的虚实配准，得到了通过虚拟模型增强的增强现实图像。同时在二维图片上对三维点进行准确定位的基础上，实现了对多帧图片上的同一点的准确跟踪。