数字化建模技术是在计算机系统中采用虚拟的数字化模型对现实物体的几何形状、结构、性能等进行描述，广泛地应用于虚拟制造、虚拟装配、动画等领域。变形仿真技术是利用计算机技术对物体受力变形的过程进行模拟，要求具有精确性和实时性，可以根据不同的应用领域合理的调节两者的侧重。这两种技术的不断成熟促成了一个新兴领域——虚拟手术的飞速发展。虚拟手术的出现给医生带来了更多的手术资源，更短的培训周期和更低的培训成本。由于活体组织的获取极为困难，角膜虚拟手术成为了当今虚拟手术领域中迫切需要发展研究的对象。论文针对角膜虚拟手术，以几何建模、物理建模、变形仿真技术为主线，研究实现角膜虚拟手术的关键技术。论文主要研究内容如下：（1）研究了数字化建模及变形仿真技术，对角膜虚拟手术系统进行了总体设计，包括硬件系统和软件系统。（2）综合研究了角膜虚拟手术的关键技术：几何建模技术；有限元模型、质点弹簧模型等变形建模技术；欧拉算法、龙格库塔算法等数值计算技术；碰撞检测技术；力反馈技术等。（3）提出了个性化角膜几何建模方法，根据角膜地形图仪所得出的角膜表面精确三维点云数据来对角膜进行个性化几何建模；在几何模型的基础上，采用改进的支撑球弹簧模型进行物理建模；利用适当的物理定律及数值解法对其进行位移求解，实现变形仿真。（4）采用AABB包围盒算法和球包围盒算法实现角膜与虚拟手术器械之间的初步和精确碰撞检测；采用Falcon力反馈设备，实现角膜和虚拟手术器械之间的力觉反馈。在上述理论研究的基础上，以VS2008为开发平台，结合CHAI3D开发包、CATIA、3Ds Max和OpenGL等软件，采用Falcon力反馈设备，成功搭建了具有力反馈功能的角膜虚拟手术仿真实验平台。设计了角膜变形实验、碰撞检测实验、力反馈实验和有限元对比实验，其结果基本能够满足角膜虚拟手术的需要，该平台可以为今后开发商用的角膜虚拟手术系统提供技术基础。