从不同的医学图像中获取有关疾病综合信息的过程中,图像配准是一种关键技术。图像配准是指对浮动图像进行某种空间变换,使得浮动图像和参考图像的像素点在空间位置上达到一致。在对骨肿瘤患者的术前规划过程中,从CT图像获得骨肿瘤的空间位置,从MRI图像中精确地确定骨肿瘤的形态大小。将CT图像和MRI图像进行配准,便可以精确地界定骨肿瘤在人体组织中的空间位置分布以及形态大小,极大地提高医生实施骨肿瘤手术的精度。如何实现不同图像之间的精确配准,是本文研究的课题。本文面向医学图像配准的要求,提出一种基于体特征点与最大互信息的医学图像配准方法,将图像配准分为基于体可视化技术的体特征点的选择与匹配的初次配准和搜索待配准图像的最大互信息实现图像的二次配准两个部分。本文主要研究内容如下:1)在二维图像配准的过程中,将归一化互信息作为配准的相似性测度,提出基于改进遗传算法和改进Powell算法的最大互信息参数搜索的方法,即采用先粗配准后精配准的模式。将改进遗传算法粗配准搜素结果作为改进的Powell算法精配准搜索的初始点,实现了基于最大互信息的二维图像配准。2)在图像配准的过程中,由于浮动图像和参考图像的像素间距和层间距不同,使得图像在变换的过程中,各个方向上的形变不一致。本文在图像配准前,提出一种数据场归一化的方法。在配准前精确地确定了各方向的缩放系数,使得配准的过程更加准确、快速。3)本文采用了基于面绘制的体可视化技术。体可视化主要应用在体特征点的选取、配准结果可视化以及实际肿瘤切除手术中模型配准的过程中。本文在单序列图像面绘制的基础上,提出多序列图像面绘制的方法,该方法主要针对在图像配准过程中需要导入多个图像序列而设计。4)本文在三维图像配准的过程中,采用了基于体特征点的初次配准和基于最大互信息的二次配准方案。初次配准是在体可视化的基础上,采用交互式的方式选取体特征点并使对应的特征点匹配,达到体数据场空间初步对齐的目的。二次配准是在初次配准的基础上基于最大互信息的图像精确配准的过程。5)将图像配准应用到实际的股骨肿瘤切除手术中,通过三维重建得到肿瘤模型、股骨模型,将骨肿瘤模型和股骨模型进行配准后,准确地判断出肿瘤的空间位置和大小形态,提高了肿瘤切除手术的准确性。实验结果表明,基于体特征点和最大互信息的图像配准可以取得很高精度的图像配准效果,对在临床中的实际应用中有着重要的参考价值。