随着高清晰医学影像技术的成熟以及医疗领域对手术精细化和微创化的注重，手术导航系统辅助手术进行成为医疗领域的必然趋势。它主要利用计算机技术将病人的影像数据与解剖结构准确对应，通过检测标记点实时跟踪手术器械并在虚拟场景中显示，从而使医生在手术过程中对手术器械的空间位置一目了然。研制手术导航系统的关键和热点在于研究高精度的光学定位装置。目前光学定位技术被国外企业垄断，造成国内导航产品成本高、数量少的局面。基于此，本课题组以开发具有自主知识产权的光学定位系统为宗旨，从实际应用的角度出发，构建了近红外光学定位系统，并围绕该系统展开研究了标定技术和立体匹配技术。本文的主要工作如下：1.构建了近红外光学定位系统。本文用两个近红外摄像机组成该系统，且两个近红外摄像机之间存在一定的夹角。为了降低成本，本文所用的近红外摄像机由普通黑白摄像机和近红外滤光片组成。其中滤光片被放置在黑白摄像机的镜头和成像平面之间，有效抑制了环境光。同时该系统的构建为标定技术和立体匹配技术提供了研究平台。2.获取了近红外标定模板。针对现有标定板的纹理无法被近红外摄像机捕获的问题，本文使用近红外贴片发光二极管制作了一近红外标定板，并采用普通双目视觉系统测量其上标记点的空间位置。然后通过一系列变换得到一不依赖测量系统的标定模板。经实验分析其几何精度可达0.1320mm。3.研究了基于近红外标定模板的标定方法。本文分析了摄像机的畸变模型；拍摄了不同视角下的标定图像建立参数方程；利用DLT求解出参数初始值；最后通过非线性优化法得到较为精确的参数值。最后从二维和三维的角度评估了所得的标定结果。实验中，左右近红外摄像机焦距的平均相对误差分别为0.244%、0.282%；主点的相对误差分别为0.735%、1.111%；图像残差均值小于0.01pixel；NSCE小于1，而且三维测量误差小于0.3mm。这些数据表明所用的标定方法能够得到较好的标定结果。4.研究了近红外标记的自动立体匹配算法。针对近红外标记点图像的特性，本文结合上述工作中得到的系统模型参数提出了两步立体匹配的方法。同时利用匹配结果计算了分析了系统的测量误差，其平均误差为0.2844mm，相对误差为0.48%。实验结果表明本文提出的立体匹配方法能够正确实现近红外标记点的匹配，而且本文中得到的系统模型参数能够满足实时定位的需要。