本论文属于图像导引的外科手术的研究范围，主要针对神经外科手术中投影图像和三维图像的无框架定位和配准问题进行了研究，从算法上进行改进和创新，并且把研究成果应用于临床脑功能定位，已经取得了初步的成效，得到临床医生的认可。 研究了基于投影图像的定位问题，借助外标记点在两幅投影图像中的坐标，实现了三维立体定位。针对原有算法的不足，充实了定位问题的数学模型。然后在充分利用先进医学成像设备的功能的基础上，提出了一种新的基于投影图像的定位算法，减少了标记点的个数，提高了临床的可操作性。 在前面精确定位的基础上，提出了一种实现术中实时的投影图像和术前的3D体数据进行快速配准的方法，让临床医生随时了解发病区域的详细信息，减少人体解剖结构的改变导致做出错误判断的可能性。同时，可以最小化手术切口的尺寸和数量，不但可以减少治疗过程中病患的痛苦，还可以降低病患的治疗费用。 本文的研究成果已经在临床上进行实验，初步结果令人满意。