人类基因组计划的目的之一在于阐明人的约10万种蛋白质的结构、功能、相互作用以及与各种人类疾病之间的关系。蛋白质的三维结构与功能有着密切的关系，对蛋白质结构的研究是蛋白质组学里最核心也是最基本的问题，而蛋白质三维结构的比较研究却属于三维物体形状比较的一个分支。本文是在参与国家自然科学基金项目“计算机辅助三维整形外科手术计划与预测关键技术研究”和完成陕西省教育厅专项科研计划项目“基于结构频谱的蛋白质三维结构研究”过程中，针对蛋白质三维结构比较中兼顾全局比较与局部比较的关键技术和主要算法进行了深入的研究，提出了有效解决蛋白质三维结构多层次比较的算法。主要工作和创新点在以下几个方面： 1．将数据挖掘技术与图形图像处理技术有机结合，研究了蛋白质三维结构数据的规范化处理、蛋白质三维结构特征提取、三维结构多层次比较等问题，提出了适用于兼顾蛋白质空间结构全局比较与局部比较的技术路线和理论框架。 2．研究实现蛋白质三维结构可视化。 3．研究利用主成份分析法建立蛋白质三维空间统一坐标系，实现对蛋白质三维结构数据的规范化处理，在此基础上利用小波变换建立基于蛋白质α碳原子距离的多分辨频谱和基于统一坐标序列的蛋白质三维结构多分辨频谱，实现对蛋白质结构多层次特征提取。 4．研究利用灰色关联理论对蛋白质三维结构进行比较，在此基础上对蛋白质的三维结构频谱进行灰色关联分析，实现对蛋白质三维结构相似性多层次的灰色关联比较。 5．研究利用原子覆盖法对蛋白质的碳骨架进行分形分析，在此基础上，继续研究基于结构频谱分维的蛋白质三维结构相似性比较，实现对蛋白质三维结构相似性多层次分形比较。