| 摘要 | 第1-4页 |
| Abstract | 第4-10页 |
| 第1章 引言 | 第10-25页 |
| ·手术导航系统（IGS）的背景和意义. | 第10-15页 |
| ·手术导航系统（IGS）的组成和工作流程. | 第10-12页 |
| ·手术导航中的定位方法 | 第12-15页 |
| ·手术导航系统发展现状 | 第15-20页 |
| ·手术导航系统国外发展现状 | 第15-18页 |
| ·手术导航系统国内发展现状 | 第18-19页 |
| ·手术导航系统发展现状小结 | 第19-20页 |
| ·光学定位系统发展现状 | 第20-24页 |
| ·概述 | 第20页 |
| ·NDI —Polaris 与Optotrak 系统. | 第20-21页 |
| ·Motion Analysis —Hawk-i 动作捕捉分析系统 | 第21-22页 |
| ·其他光学定位产品 | 第22-24页 |
| ·课题研究目的 | 第24页 |
| ·论文各部分内容 | 第24-25页 |
| 第2章 双目立体视觉测量原理 | 第25-36页 |
| ·光学摄像机的数学模型 | 第25-29页 |
| ·成像平面坐标系 | 第25-26页 |
| ·小孔成像与摄像机坐标系 | 第26-27页 |
| ·摄像机坐标系到世界坐标系 | 第27-28页 |
| ·小孔成像数学模型建立 | 第28-29页 |
| ·摄像机的标定与三维重建 | 第29-33页 |
| ·直接线性变换法（DLT） | 第29-30页 |
| ·标定过程 | 第30-32页 |
| ·三维重建过程 | 第32-33页 |
| ·多标志点的匹配识别 | 第33-34页 |
| ·极线约束方法（Epipolar Constraints） | 第33-34页 |
| ·实际使用的匹配方法 | 第34页 |
| ·小节 | 第34-36页 |
| 第3章 基于FPGA 的红外光学定位系统 | 第36-66页 |
| ·引言 | 第36页 |
| ·设计思路 | 第36-38页 |
| ·FPGA 和SOPC 技术简介 | 第38-45页 |
| ·FPGA 器件 | 第38-39页 |
| ·FPGA 的设计流程 | 第39-41页 |
| ·SOPC 技术 | 第41-43页 |
| ·SOPC 开发流程 | 第43-45页 |
| ·基于FPGA 的系统硬件设计 | 第45-48页 |
| ·系统总体结构和工作流程 | 第45-47页 |
| ·硬件电路系统设计框架 | 第47-48页 |
| ·系统硬件各部分说明 | 第48-62页 |
| ·CMOS 光学传感器 | 第48-49页 |
| ·DE2-70 开发平台 | 第49-51页 |
| ·光学透镜和红外滤光片 | 第51-52页 |
| ·CMOS 驱动电路 | 第52-55页 |
| ·图像缓存和VGA 显示 | 第55-56页 |
| ·标志点的中心坐标提取 | 第56-59页 |
| ·三维解算在Nios II 中的实现 | 第59-60页 |
| ·纯硬件的USB 控制器实现 | 第60-62页 |
| ·系统机械结构设计 | 第62-65页 |
| ·自制红外摄像头双目系统 | 第62-63页 |
| ·视场计算 | 第63-65页 |
| ·小结 | 第65-66页 |
| 第4章 三维定位算法的硬件加速 | 第66-74页 |
| ·引言 | 第66页 |
| ·硬件加速的可行性分析 | 第66-67页 |
| ·硬件加速方法 | 第67-70页 |
| ·浮点数自定义指令 | 第67-68页 |
| ·紧密耦合寄存器技术 | 第68-69页 |
| ·多核流水线处理技术 | 第69-70页 |
| ·实验测试及实验结果 | 第70-73页 |
| ·实验设计 | 第70-71页 |
| ·实验结果 | 第71-72页 |
| ·结果讨论 | 第72-73页 |
| ·小结 | 第73-74页 |
| 第5章 标定实验和精度分析 | 第74-96页 |
| ·引言 | 第74页 |
| ·标定流程 | 第74-86页 |
| ·红外LED 的选择 | 第74-76页 |
| ·摄像头图像的读取 | 第76-79页 |
| ·控制点三维世界坐标的生成 | 第79-83页 |
| ·标志点像坐标提取 | 第83-85页 |
| ·标定流程总结 | 第85-86页 |
| ·标定实验结果分析 | 第86-91页 |
| ·F 矩阵的计算和极线约束 | 第86-87页 |
| ·系统精度评定 | 第87-91页 |
| ·系统测试 | 第91-95页 |
| ·系统稳定性测试 | 第91页 |
| ·空间测距精度测试 | 第91-93页 |
| ·动态测量性能测试 | 第93-94页 |
| ·系统的性能指标 | 第94-95页 |
| ·小结 | 第95-96页 |
| 第6章 总结与展望 | 第96-99页 |
| ·论文工作总结 | 第96-97页 |
| ·工作展望 | 第97-99页 |
| 参考文献 | 第99-103页 |
| 致谢 | 第103-104页 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第104页 |
