医学影像处理与分析借助计算机影像处理与分析、计算机图形学、虚拟现实和计算机网络等技术，使得诊疗水平大大提高，越来越多地受到人们的重视，成为国内外研究与应用的热点，并形成了一门新兴的、发展迅速的交叉学科。本论文主要包括两方面的内容：一是对医学图像处理软件平台的研发，参与了构建集成化多模医学影像信息计算和处理平台IMICP并基于IMICP设计实现医学影像处理与分析软件3DTool的工作；二是对图像配准算法的研究，开发了基于隐含形状表示和边缘信息融合的多分辨率网格FFD非刚体图像配准算法，注重创新和实用。IMICP构建在ITK与VTK之上，集成了滤波、分割、配准、三维可视化等算法，实现了一个具有统一接口的、算法丰富、功能全面、层次划分合理、风格统一的医学影像软件平台，为医学影像研究者提供了一个良好的合作交流空间。基于IMICP的医学影像处理与分析软件3DTool框架结构清晰合理，算法丰富，具备方便友好的图形用户界面，为用户提供了一定的主动性，并通过Plugin插件软件结构提供了强大的可扩展功能。3DTool一方面为医生提供直观易用的医疗诊断辅助工具，另一方面验证了IMICP平台框架和设计思路的可行性，并为其他开发者提供了一个开发的范例。在配准算法研究方面，本文提出基于隐含形状表示和边缘信息融合的多分辨率网格FFD非刚体图像配准新算法，使用从全局到局部的层次变换模型覆盖整个变换域，解决图像的形变配准问题。全局变换结合隐含形状表示和互信息度量的优点，实现了一个具有平移、旋转、尺度不变性的全局配准框架，用于对齐图像外部轮廓。在此基础上再进行局部配准，可以提高速度并避免陷入局部极值。局部配准选择基于B样条的FFD模型建模局部形变，使用多分辨率网格的方法实现从粗糙到精细的层次配准，改进优化速度和算法鲁棒性，并针对不同应用衍生出三种模型：(1)对于单模图像的配准，充分利用图像边缘信息，在配准之前先进行图像与边缘信息的融合，强调了图像边缘信息在配准中的贡献。(2)在MSD标准中引入边缘配准测度，改进图像相似性度量。(3)联合基于B样条的多分辨率网格FFD变换模型和互信息相似性度量，实现对多模图像的局部形变配准。此外，对于部分区域局部形变特别剧烈的图像，提出可选择的交互式配准方法，对这三种模型均适用。本文对上述算法均进行了实现与验证，得到了比较满意的实验结果，并封装成动态链接库添加到3DTool的Plugin库中，一方面在配准算法上进行了创新，另一方面实现了算法本身的工程应用价值。