图像配准是指对于一幅医学图像寻求一种空间变换，使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的匹配。在医学领域，配准主要应用于CT、MRI、PET等医学图像的信息融合、实际医学图像和图谱的比较、外科手术导航、心脏运动估计等许多方面，它在基础医学研究和临床诊断、治疗、质量保证和疗效评价等方面都有广泛的应用。医学图像配准是医学图像融合的前提，是目前医学图像处理中的热点，具有重要的临床诊断和治疗价值。而2D／3D医学图像配准因其在临床辅助诊断、手术导航等应用中的重要作用，越来越受到人们的重视。在计算机辅助外科手术和图像导航外科手术中，图像配准是重要的一环，体数据与二维图像间的配准为临床诊断、治疗提供实时信息，辅助手术导航。三维数据在术前获取，术中一般采集二维图像。虽然这样的图像缺乏三维体数据的空间信息，但是它获取速度快并且能够减少患者和医生暴露在射线中的时间。将术中2D图像与术前体数据配准可以补偿一些空间信息。目前，2D／3D图像配准研究主要集中于刚性配准。本文着重研究了2D／3D医学图像配准技术在骨科手术中的应用。数字影像重建在基于灰度的2D／3D医学图像配准技术中具有重要作用。它是利用基于射线追踪算法从三维数据如CT中获得二维虚拟X线图像。影像重建结果的质量直接影响到配准结果的精度。本文对数字影像重建技术作了一定的探讨，实现了对CT体数据的数字影像重建，并通过增强技术获得了突出骨组织的图像，为后续的配准研究做了很好的准备工作。随着医学成像设备和计算机技术的不断发展，成像速度越来越快，传统的二维阅片方式已经逐渐不能满足临床的需要，医学图像的三维可视化技术就变得非常重要。VTK是一款优秀的可视化开发工具包，它功能强大，使用方便，并且源码开放。本文对可视化算法作了一定的探讨，并利用VTK，以本实验室自行研制的fPAX为平台，研究和实现了一个三维医学图像可视化系统。本文对2D／3D医学图像配准技术在骨科手术中的应用做了一定的研究，设计并实现了一个三维医学图像可视化系统。