传统牙科医生通过测量和操作牙模来进行诊疗,该法成本高、耗时长、精度不高。现代三维牙齿的数字模型为牙科提供了重要的临床治疗信息。牙科医生可通过数字化模型将医疗器械或者种植体植入口腔进行诊断以及手术虚拟规划,进而实现数字化、高效、准确的牙科治疗。传统的医护人员手工进行牙齿种植已经难以满足现在口腔种植行业需要的精度,随着数字化技术发展,使用手术规划和导航系统辅助医师进行便捷、精准的进行种植牙手术已经成为欧美发达国家一种重要的趋势。而现有的种植牙手术导航系统多为国外产品垄断,难以被国内中小医院、牙科门诊所普及。在此背景下,本文结合医学图像处理理论,对种植牙手术规划与导航系统的关键技术进行研究。本文的主要研究内容包括:（1）研究了CBCT（锥形束计算机断层扫描图像）图像预处理理论,分析医学图像标准格式的图像特征,将CBCT与普通CT图像进行对比,优选了更适合CBCT图像性质的图像滤波、图像插值算法。（2）基于CBCT图像分割理论。对比和分析了传统水平集分割算法和阈值分割算法的优缺点,并通过在传统水平集分割算法上进行改进的思路,提出了一种PSO联合水平集算法的图像分割方法。并验证了序列的CBCT图像进行分割验证。（3）结合三维重建算法理论。通过对体绘制和面绘制两种不同绘制方法的对比和讨论,选用了面绘制方法里的移动立方体算法对牙列及颌骨进行三维重建。同时为了使重构的三维模型精度更高和更快的算法运行效率,提出了改进的移动立方体算法,并用实际的序列切片图像进行验证算法的重建效果和运行效率。（4）基于VTK开发软件包开发了一套用于种植牙手术导航系统的配套使用软件原型系统。该软件可以实现基本的种植牙手术规划和手术导航功能,通过三维交互操作和虚拟剖切功能方便医护人员进行种植牙手术规划设计,通过测量技术来确保种植体位置的精度,最后开发了种植牙手术仿真和模拟导航模块来预警种植手术过程中的碰撞伤害和种植体位置超差情况。