随着前列腺癌发病率的增长并且日趋年轻化,前列腺的早期诊查被越发重视。在经直肠超声引导下的经会阴前列腺穿刺活检术中,医生通过对经直肠超声(Transrectal Ultrasonography,TRUS)图像中前列腺区域的观察来确定相应的穿刺目标。由于TRUS成像质量较差,前列腺边缘模糊以及肿瘤与非肿瘤区域对比度低,检测前列腺癌的效果有限。该过程中医生需要凭借经验确定进针路线,易受到干扰。考虑到核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)对软组织的分辨率、对比度较高,可以较好地显示前列腺内外部的组织结构。因此,本文通过将MR图像信息配准到术中TRUS图像,辅助穿刺针进给机构实现前列腺穿刺,以提高穿刺的准确性和检出率,减少进针次数及术后并发症。本文根据经直肠超声引导下的经会阴前列腺穿刺活检术中的医学需求,对穿刺针进给机构进行结构和控制单元的设计以及逆运动学求解,结合术前图像处理及配准和术中引导穿刺所需的超声探头操作机构、超声设备等,构建MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺系统。由于MR图像信息配准至术中TRUS图像需要在轮廓提取和三维重建的基础上展开。本文利用前列腺MR图像训练集提取先验形状信息,结合图像自身的区域信息与局部梯度信息,提出考虑梯度与区域信息的先验形状水平集前列腺MR图像分割方法。利用该方法提取前列腺体模的MR图像轮廓序列,以该轮廓序列为基础进行三维重建,获得三维MRI模型。对于TRUS图像的轮廓提取与三维重建,本文提取训练集图像的Dense SIFT特征并输入SVM分类器训练,通过该分类器获取前列腺TRUS图像的初始轮廓。结合灰度及梯度信息,提出融合局部灰度信息及RBF梯度信息的水平集分割方法。标定超声探头的内外参数以获得图像坐标与机构基坐标系的变换矩阵,利用该机构与变换矩阵获得均匀间距的超声图像序列用于三维重建,获得三维TRUS模型。为验证MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺技术的可行性,对前列腺穿刺系统及相关技术开展实验研究。结合实际要求搭建MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺实验平台,开展MR和TRUS图像前列腺轮廓提取实验,验证分割算法在对应模态图像中的分割性能。开展超声探头内外参数标定实验,完成超声图像至探头操作机构的配准和MR至TRUS图像的配准。开展MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺实验,验证MR与TRUS图像辅助前列腺穿刺技术的有效性。