医学图像非刚体配准成为近年图像分析领域的研究热点，也是计算神经解剖学的基础。本文着重于MRI脑图像的非刚体配准研究，针对目前基于几何模型的非刚体配准算法所存在的一些问题提出了解决办法。进行了一些新的尝试，并且将非刚体配准技术与基于变形的形状分析结合起来用于儿童注意缺陷多动障碍患者结构图像的研究。论文的主要贡献如下：　　 1.提出了一种基于几何自由变形的非刚体配准方法。该方法使用基于NURBS的自由变形模型对图像的进行变形，具有比B样条函数更好的局部控制能力，同时保留了B样条的连续性，能得到更加精确的结果。另外我们对图像施加了拓扑限制条件，使得到的结果更加合理，可信。我们分别用模拟和真实数据验证了方法的有效性。　　 2.将非刚体配准用于DBM(deformation based morphometry)研究，并将其用于注意缺陷多动障碍(ADHD)患者的结构图像分析，对变形场的Jacobian值进行统计分析，进而比较了正常儿童与ADHD患者之间的大脑结构差异。我们发现ADHD儿童的右侧前额叶，右侧中颞叶，右侧基底节以及左侧的顶叶体积有明显减小；而右侧枕叶和左侧后脑室有明显的膨胀。这些结果为人们研究和理解ADHD病因和病理提供了一些解剖学上的证据。