本文深入分析和比较了现有医学图像配准以及三维可视化的算法和软件系统,讨论了其各自的特点和优劣,并在此基础上设计开发出一套拥有较好模块结构和较高鲁棒性的三维颅像配准与可视化系统,希冀对医学图像配准及可视化技术的进一步发展有所裨益。文章主要开展了以下方面的工作：(1)在图像预处理研究阶段,根据医学图像的噪声特点,提出了针对不同模态图像的特点,将数学形态学小波方法分别与小波包滤波方法和偏微分方程滤波方法相结合进行去噪。实验结果表明,此方法可以较好地滤除医学图像背景中大量的细微噪声,并有效地保持边缘,同时提高了配准的鲁棒性。(2)在三维可视化研究阶段,采用光线投射算法来重建三维规则体数据,针对CT和MRI图像选择不同的不透明度阈值,并利用GPU进行加速,取得了较好的可视化效果。(3)在图像配准研究阶段,根据颅骨的特点,选择适当的几何变换方法和相似性测度方法,并将传统的互信息测度配准方法与空间梯度信息相结合,以提高配准的鲁棒性和精度。实验结果表明优于传统的配准方法。(4)设计并实现了三维颅像配准及可视化系统的原型,完成了本文描述的关键技术的代码编写,进行了系统的测试,在实际应用中达到了比较好的效果。三维颅像配准及可视化系统具有较高的精度和较强的鲁棒性,对单模和多模图像均可以全自动进行有效地配准,三维颅像体绘制的可视化效果良好,并具有一定的交互性。