科学可视化技术在医学领域应用非常广泛，经过十几年的发展，已经从辅助诊断发展成为辅助治疗的重要手段，并将进一步深入到医学的各个领域。本文中的工作将从医学影像的立体可视化的算法理论和应用开发两个角度开展，其中可视化算法的研究为应用开发铺设了基础，应用开发反过来促进了我们的算法研究。 三维显示技术主要分为两大类：一种是通过数据分析寻找感兴趣区域的轮廓线边界，进而用传统计算机图形学手段绘制出多边形表面，这种方法称为表面绘制方法；另一种方法是不经过表面重建步骤而直接对体数据进行显示，称之为体积绘制方法。体积绘制方法能够很好地表达组织器官的内部细节，产生高质量的绘制图像。但这种方法由于体积绘制算法计算量较大，传统的高质量实时体积绘制系统通常架构在昂贵的高端图形工作站或专用硬件上。近年来具有并行处理能力的可编程渲染单元得到了广泛应用，使得高质量实时三维体积绘制可以在PC平台下实现。为了产生三维空间的深度感，我们还讨论了立体视觉的原理及其在医学可视化系统中的实现。 本文充分利用图形硬件的可编程性，实现了一套PC平台下的高质量实时三维立体医学可视化系统，并在兼顾高质量和实时交互的前提下，将Phong模型体绘制光照、分类、非多边形等值面绘制及立体视觉等功能集成于系统之中。这套医学影像可视化系统已经在神经外科和整形外科得到临床应用，提高了外科诊断和手术计划的精确度。