任何生物体在形态结构上的改变,都反映了它们功能上的变化。通过生物医学图像对生物体进行几何形态测量,可以定量地获取其特征信息和活动规律,很好地辅助医学诊断和治疗。随着医学成像技术和计算机技术的发展,通过断层重建技术建立的三维图像中包含了生物体的内、外部立体结构,图像中形态信息完整,为几何形态测量提供了很好的平台。不过这种建模方法需要高昂的设备投入,而且其成像方式也并不适用于所有的生物医学领域。根据研究对象和研究目的的不同,很多情况下生物医学图像要通过其它的成像方法获取,导致图像中的形态信息并不完整,增加了准确测量的难度。通过图像处理的方法,可以对这些图像中缺失的信息进行拟合,从而达到提高测量效率和精度的目的。本研究从显微图像与人体解剖图像两个方面,分别对大鼠睾丸组织的二维切片图像和人体乳房的三维表面模型的几何形态测量进行了研究。对图像中缺失的形态信息进行了估计和拟合,并针对现有测量方法中存在的问题进行了改进,提高了方法的效率和准确性。睾丸切片图像中只包含了截面的二维形态信息,对三维结构的测量是采用体视学的方法进行的。体视学是一种通过叠加几何探针来估计面积和体积值的测量方法。本研究基于体视学的原理编写了测量程序SMP,提供了完善的体视学测量功能。针对几何探针数量不足时方法准确性较差和几何探针手工计数效率低下的问题,提出了基于图像分割的自动测量方法。颜色分布简单的生物图像通过阈值法的原理就可以进行分割。而大鼠睾丸组织切片图像具有颜色和形态信息复杂,噪声较多的特点,使用传统的方法分割效果较差。本研究提出了一种基于多种图像处理和分割算法相结合的图像分割方法。通过高阶统计量分析对预处理后图像进行噪声平滑,然后采用多阈值分割和形态特征识别相结合的方法,实现了睾丸图像中生精小管轮廓的自动分割。基于分割后的图形,体视学测量程序SMP可以对几何探针分布自动计数,快速准确地完成体视学测量。三维乳房表面模型中缺失的是乳房的内部形态信息,因此乳房底面的确定是体积测量中的关键问题。目前常用的平面拟合方法可重复性差,而且不能反映出身姿和胸壁轮廓对乳房体积的影响。本研究提出了一种通过乳房的4条边界曲线来拟合胸壁曲面的方法,基于这一拟合曲面的体积测量结果更能反映出乳房的真实情况。另一方面,针对现有的乳房对称性评估指标没有标准化的缺点,提出了一个新的评估指标,即两侧乳房交集与并集的体积之比,能够更好地反映出乳房的对称性。最后,本研究根据整形外科临床的需求,将乳房三维模型的测量功能网络化,建立了一个基于整形外科患者信息数据库的在线乳房形态测量系统。用户仅通过浏览器就可以观察到三维的乳房模型并进行线性特征参量、体积和对称性的测量。本研究的主要创新点如下：1.提出了一种新的图像分割方法,以高阶统计量对图像进行噪声平滑后,进行多阈值灰度分割,然后根据先验形态特征对大鼠睾丸切片图像中的生精小管轮廓进行了自动分割。2.根据体视学原理编写了二维图像的几何形态测量程序,实现了几何探针的定制和基于图像分割的探针自动计数功能,极大的提高了体视学测量的效率和准确性。3.提出了采用4条边界曲线拟合来确定乳房内部底面的方法,使得乳房体积的测量结果更接近真实情况。4.提出了一种新的乳房对称性分析指标,相比于以前的RMS值能够更好地反应两侧乳房的对称程度。5.建立了在线的乳房三维模型测量系统,用户可以直接在浏览器中对乳房的形态特征参量进行测量。