双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)模拟人眼的立体感知和视觉成像原理,用摄像机从两个不同的角度拍摄现实中的同一目标,通过计算两幅感知图像的位置偏差,来获取目标物体的三维深度信息。该技术在虚拟现实、机器视觉、工业检测、三维测量、航空航天等领域有重大研究意义和应用价值,是计算机视觉中的重要研究热点。论文首先简述了计算机视觉理论及虚拟手术的发展,在此基础上设计了基于脑外科手术医学仿真平台的立体视觉系统,阐述了虚拟手术平台的软件架构,并详细研究了立体视觉系统的总体设计、硬件结构、以及软件算法实现。主要研究内容如下:1)设计并实现了一个双目立体显示系统,详尽阐述了广视角立体头盔显示器的实现原理和GPU图形加速技术。2)针对脑外科手术医学仿真平台,研究了三维建模技术,介绍了本课题所采用的点云(Point-Cloud)建模方法。3)研究对比了三角网格、基于点模型的图形渲染技术和纹理映射技术,针对脑部模型的特征采用了合适的渲染和映射方法,获得了较高的实时性与较好的渲染质量。4)深入研究了双目视觉的几何投影模型,对平行双目投影模型进行建模,采用OpenGL实现该建模,并完成双目立体显示系统的软件设计。