功能磁共振成像(fMRI)是90年代初磁共振成像技术的一项新发展.该技术基于血氧含量水平依赖(BOLD)对比度机制,能够实时地对大脑皮层神经功能活动进行成像.fMRI的出现进一步扩大了磁共振成像技术在临床上的应用,为临床MR诊断从单一形态学的研究到形态与功能相结合的系统研究开辟了一条崭新的道路.fMRI以较高的空间分辨率、时间分辨率及完全无损的特性已成为进行脑科学和生命科学研究的重要工具.回波平面成像技术(EPI)由于采样时间短,能够在几秒之内得到整个脑部的图像,已成为fMRI广泛采用的一种技术.但是,在1.5T的磁场中BOLD信号的改变只有0.5~2﹪.在图像采集过程中,受检者头部的微小运动、生理噪声、成像设备性能的不稳定性等因素导致得到的时间序列图象信噪比较低.此外,由于回波平面成像技术的局限性,导致重建的图像存在ghost伪影及局部几何变形,这些干扰因素使得功能激活区域的检测、定位及可视化进一步复杂化.如何从这些低信噪比的序列图像中准确、可靠地检测及定位功能激活区域成为fMRI数据处理与分析的关键问题.该文对功能磁共振成像技术基础做了全面的阐述,包括磁共振成像原理、功能磁共振成像原理、回波平面成像技术原理及其技术方面的局限性、功能磁共振成像的实验设计、临床应用及其局限性.简要分析了fMRI的信号源、噪声源,介绍了功能磁共振数据处理框架.针对现有的方法及存在的问题,对功能磁共振数据的处理方法、分析方法以及可视化方法进行了较为深入的研究.讨论了ghost伪影的产生机制及其影响,给出了ghost伪影的数学描述,并比较了几种ghost伪影校正方法.提出一种非迭代地分别检测时间序列图像间旋转、平移运动参数的方法.该方法基于傅立叶频谱的相位相关特性,解决了迭代配准算法中的旋转与平移耦合问题.通过精心选择参考图像,采用基于递归数字滤波的三次B样条插值方法,实现了功能磁共振序列图像的快速配准,配准精度达到了亚象素级.