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飞秒激光技术与眼前节光学相干层析成像技术的结合,为白内障手术提供了一个由图像精确导航的全程’无刀’自动化手术解决方案,具有医生手工手术不可比拟的优势,是未来白内障临床手术的主流发展方向。飞秒激光白内障手术系统的核心技术是实现准确的光斑导航过程,面对国外对该手术系统技术垄断的现状,本文针对其导航系统的关键技术进行了研究,初步实现了眼组织三维重建及飞秒激光手术光斑轨迹求解两大关键技术。眼组织的三维重建可以用于眼疾诊断、术前规划,在重建后的眼组织模型基础上进行光斑轨迹求解,从而实现由图像引导的飞秒激光白内障手术导航过程。具体研究内容及结果如下:首先,本文针对飞秒激光辅助白内障手术导航系统中的关键技术进行分析,在分析白内障手术的特点及流程的基础上,介绍了一种眼球固定装置,该装置通过负压吸引对眼球固定,从而实现患部与激光扫描系统的坐标系统一,并通过Cmake跨平台程序设计将MATLAB、VTK、OpenGl与VS2010 MFC单文档程序相结合,搭建了导航的软件系统。其次,鉴于眼前节光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是飞秒激光辅助白内障手术系统中的关键模块,是白内障术前诊断、手术规划、以及手术导航的重要依据。本文对Visante眼前节OCT设备获取的图像序列进行中值滤波、阈值分割以及采用水平集的方法进行边缘组织提取,随后基于图像特征点进行图像序列的空间位置配准,一方面对眼前节OCT图像处理的方法进行探索研究,另一方面为眼组织三维重建技术做铺垫。在上述基础之上,提出了一种改进的光线投射算法,对Visante眼前节OCT设备获取的16幅图像序列进行体绘制重建,为白内障的诊断提供了直观的三维重建信息。同时,通过三次B样条闭曲线插值拟合的方法,对提取的眼组织稀疏数据进行插值,采用基于轮廓线面绘制重建的方法,将眼角膜和晶状体重建并保存成被广泛用于逆向工程中表达三维数据的STL三角片格式文件,该文件可用于光斑轨迹求解。最后,根据飞秒激光辅助白内障手术切口的需要,对手术切口轨迹进行了规划。提出了针对飞秒激光辅助白内障手术导航的光斑轨迹求解算法,对所求出的切口轨迹建立数学模型,并通过MATLAB对轨迹进行了仿真。通过手术导航可视化软件平台中进行了可视化实验,更加直观的将眼组织模型和手术切口方案显示出来,可以交互实现多角度观察,并通过飞秒激光实验平台进行了光斑轨迹验证,为飞秒激光白内障手术导航奠定了基础。