最も多く採用されている方式、赤外線を利用した位置情報取得を行う。複数のCCDカメラを搭載したカメラユニットにより赤外線情報を認識し、視差を利用して反射体または発光体への距離を認識する。赤外線発光方式の差により2種類に大別される。
多関節アームの先端に検出したい手術器具を取り付ける方式、各関節の角度により基準点からの距離を計算する。複数の器具を同時に使用したい場合はアームを複数使用しなければならないなど多くの欠点を抱える。主にナビゲーションシステム開発の初期に採用された方式。
適用分野は開発初期では脳神経外科と耳鼻咽喉科であったが、近年では整形外科・形成外科などへの適用も広がっている。海外で発売されているナビゲーションシステムには口腔外科や美容外科への適用も可能な製品がある。
日本では1986年に渡辺英寿らによりニューロナビゲータと呼ばれる独自のナビゲーションシステムが開発された。市販製品としてのナビゲーションシステムはコンピュータ技術の発展に伴い1990年代より盛んになった。日本で市販されているナビゲーションシステムは日本製のニューロナビゲータ以外は全てがアメリカ・ヨーロッパからの外国製品である。開発初期段階では空間位置情報取得を多関節アームにて行っていた為、患者位置が変化すると位置情報が狂うなどの問題を抱えていたが位置情報取得方法（トラッキングシステム）の変更やソフトウェアの改良により患者位置変化に対する問題は解決された。現在は光学式トラッキングシステムを採用するメーカーが主流となっており、その多くはカナダに本社を置くNorthern Digital Inc.の光学式トラッキングシステムを採用している。
初期の段階では脳神経外科学領域にて腫瘍・血管位置や危険部位の認識をサポートする目的で行われ、その後整形外科学分野などで骨に対する器具位置の表示などに応用される。ナビゲーションシステムの目的は患者位置と器具位置との関係を示すものであり、実際の手術は医師が行う。手術の一部を機械が行う手術用ロボットシステムとはこの点で大きく異なる。近年ではMIS（最小侵襲手術）の適用時にナビゲーションシステムをサポートに使用する例が増えている。
医療用ナビゲーションシステム（いりょうようナビゲーションシステム）は手術中の患者位置と手術器具の位置関係を表示することを目的とした医療機器のこと。薬事法における製造販売承認では「手術用ナビゲーションユニット（クラスII/特定保守・設置管理）」または「脳神経外科手術用ナビゲーションユニット（クラスIII/特定保守）」の一般名称にて分類される。日本国内外で一般的に「ナビゲーションシステム」の呼称が定着していて、日本の医療現場では単に「ナビゲーション」あるいは「ナビ」と呼ばれることも多い。ナビゲーションシステムに限らず、コンピュータ技術により支援される手術をコンピュータ支援外科（CAS:Computer Assisted SurgeryまたはComputer Aided Surgery）と呼ぶ。平成28年度診療報酬点数において「画像等手術支援加算 ナビゲーションによるもの」の名称にて2,000点の点数がついている。その他、施設によっては先進医療が認定されている。
デジタル符号化されたデータの圧縮の歴史は意外と古く、1830年代に発明されたモールス信号に用いられるモールス符号も圧縮符号の一種である。これは、文字通信の中で比較的出現頻度の高いアルファベットに短い符号を割り当て、出現頻度の低いものには長い符号を割り当てることで、通信に要する手間を省いている。（しかし日本語のモールス符号はそうなっていない。モールス信号の項目を参照）1967年、音響心理学的マスキング効果が発表されている。その後、コンピュータの発達とともに、デジタル通信やファイルの保存でデータ圧縮の重要性が高まったことで研究が進み、1970年代後半頃からはデータ圧縮の要素技術に関する重要な特許も出願されるようになった。特許については、近年でも、オーディオ圧縮で用いられるMP3のライセンスの問題や、ウェブサイトの画像で広く用いられている GIF画像のライセンス問題など多くの紛争を発生させており、それだけデジタル時代の重要な基幹技術であることを示している。1980年代に入ると音声通信分野のデジタル化の動きが始まり、音声圧縮の分野ではADPCMなど初期の比較的単純な圧縮方式が実用化された。また、パーソナルコンピュータやパソコン通信（ただし、日本では通信自由化以降）が普及するようになり、オンラインソフトウェアの分野からもZIPやLHAといった現在も幅広く使用されているファイル圧縮方式も誕生した。1988年、ブエノスアイレス大学の Oscar Bonello が IBM PC を使ったラジオ放送局用自動音声圧縮システムを開発した。1990年代前半に入ると、音声圧縮や画像圧縮の分野で2005年現在でも広く知られている多くのデータ圧縮方式が発表された。音声（オーディオ）の分野では、1992年に登場したミニディスク (MD) に搭載されているATRACなどがある。また、画像の分野ではJPEG圧縮方式が国際標準規格として勧告され、広く普及した。これらの背景には、集積回路 (IC) の生産技術や設計技術の発達で大規模で高度な処理が行えるICが比較的安価な製品でも搭載可能になった点や、パーソナルコンピュータの急速な性能向上でソフトウェア的な画像処理が容易に行えるようになった点も大きい。また、動画圧縮の分野でも、この頃、TV会議システム用の動画圧縮方式 (H.261) やビデオCDの圧縮方式 (MPEG-1) も標準化されている。また、パーソナルコンピュータ向けに企業独自の圧縮方式を採用したコーデックも登場するようになった。しかし、動画圧縮の分野では音声圧縮や画像圧縮に比べてさらに高度な技術が要求されるため、まだしばらくの間、業務用や限定的な用途に限られていた。これとは別に、デジタル時代の重要な基幹技術である動画圧縮技術には特許の権益に絡む思惑もあり、この方面でも標準化までに長い時間を要した。1990年代後半になると、動画圧縮の分野でも国際的な標準規格であるMPEG-2が標準化され、業務用分野から幅広く利用されるようになり、1996年に登場したDVDプレーヤーや、2000年に開始されたBSデジタル放送など、家電製品にも採用されるようになった。