本文对基于X线透视图像的手术导航的关键技术进行了深入研究,主要包括如下几个方面:1.采用Radon变换对X线图像中的特征点进行了自动提取,并经过方向约制法来限制转换范围内的直线检测,避免了检测过程的尖峰位置模糊化及假尖峰的存在;首次采用光学定位跟踪技术对C形臂的旋转运动和偏转运动与SAD成像参数以及X线图像的扭曲变形之间的变化规律进行了研究.2.针对X线图像的几何校正,在传统的局部校正算法的基础上提出了一种四边形扫描算法,并首次将C形臂旋转运动参数与多项式校正算法结合起来,给出了C形臂在不同的旋转角度下所对应的多项式校正系数.最后将局部法和全局法结合起来,给出了一定阈值下的混合校正算法.3.对移动式C形臂成像系统创建了基于双层校正模板的映射模型,以此为基础,针对二维X线透视图像提出了实时映射可视化的概念,并给出了空间矢量函数表达式,实现了空间手术实体在二维X线图像中的实时可视化.4.研究了手持式的手术工具在手术过程中的颤抖漂移性问题,并给出了试验结果.提出了一种创新性的手术导航机械手结构,其小巧而紧凑的机械结构使手术操作相对于以往的机器人手术显得更加灵活、便利,既有机器人的精确性,又有人手的灵活性.本文对X线图像的几何校正技术、实时可视化技术以及机械手等进行了算法和试验上的研究.随着导航系统的临床推广及应用,国内的医学界也逐步开始关注此领域并接受外科手术导航系统.相信本研究工作对于我国尽快在国际手术导航领域占有一席之地将起到一定的推动作用.