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随着医学影像技术的不断创新及计算机科学技术的快速发展，医学影像处理和分析能够给医生在疾病诊断和手术规划中提供更多有价值的信息。医学影像处理和分析越来越受到重视，并广泛的应用于临床。医学图像配准将多幅医学图像进行对齐，给不同图像中相同的组织器官展现了不同的信息，使得医生能多方位的了解病人的疾病情况。医学图像的可视化将医学影像数据以三维图像的形式展现出来，使得医生能够在不同角度下观察组织器官或病灶区，了解疾病的情况，为疾病的诊断和治疗提供较全面的信息。 随着多种成像模态的医学影像技术的发展，能够同时获得同一病人的不同模态的影像数据，不同模态的影像数据能够提供多种不同的信息。为了准确的提供多种模态的影像信息，需要对多模态的影像数据进行配准。特征提取是图像配准关键的一步。同时，一个有效的三维可视化软件系统能直观的分析医学影像数据所提供的信息。因此，本文针对多模态图像配准和区域检测中的特征提取展开研究，提出了一种新的区域描述子，能够有效的用于多模态医学图像配准和区域检测。并且设计了一个交互式的三维医学影像可视化系统软件，可以有效的显示多结构的医学影像数据。本文的主要研究内容包括: 1、提出了一种新的区域描述子，用于多模态医学图像配准和区域检测。在多模态医学图像配准和区域检测中，建立准确的解剖结构关联是非常重要的一步。虽然有许多基于特征的配准方法被提出来用于检测这些关联，但是它们大多数都是基于点的描述子，这会导致非常高的内存需求并且不能表示局部区域信息。在本文中，提出了一个新的区域描述子，它用一个向量来刻画每个区域的特征，而不是每个点的特征。实验表明，该区域描述子是可行的并且有效的。 2、设计了基于等值面分割的多组织器官的三维可视化软件系统。本文从软件的功能、用户的操作、所采用的算法等层面，详细的介绍了基于等值面分割的多组织器官的三维可视化软件系统。用一个常见的医学胸腔数据显示该软件的使用结果，说明了多组织器官的三维可视系统的实用性。