随着医学图像处理、生物医学技术、逆向工程、三维重建技术以及有限元分析等技术的提高与发展,计算机辅助技术已经贯穿于术前演练规划、术中辅助指导定位、术后恢复评估的全治疗周期里。而肝脏是人体除了皮肤以外最大的器官,肝脏疾病的多发性和难治疗性也困扰着医学工作者。本文针对肝脏血管分割困难问题,提出了一种分割性能优异的肝脏血管自动分割算法,该算法在OTSU动态阈值分割的基础下,结合统一化水平集分割算法进行优化分割。选用3Dircadb公开数据集中的20例腹部CT增强数据定量评估了五种典型的血管分割算法,并与本文方法进行对比论证。经过混合图像处理,并且克服传统区域增长中阈值设置和种子点位置选择的困难,避免了过分割问题。OTSU动态阈值不需要设置种子点就能提取血管大致区域。通过统一化水平集优化分割结果。该水平集由图像边缘信息和区域信息同时驱动,与单图像信息驱动相比,能够适应更大的气球力,抗边缘泄露的效果更优,并且可以解决欠分割问题,能够更准确的分割出肝脏血管。将该方法在3Dircadb提供的共20个肝脏数据集上进行验证,结果表明:相比其他多种方法,该方法所需交互时间更少,分割准确度更高.基于术前电子计算机断层扫描(CT)和核磁共振成像(MRI)数据的肝脏计算机辅助治疗计划是目前肝脏术中治疗和肝脏3D解剖结构可视化的重要辅助手段。基于术前计算机辅助技术可以帮助医生精确定位血管和肿瘤位置。由于CT图像对于肝脏的提取建模较为友好,而MRI图像对于血管组织的显示利于图像的分割。因而,不同信息源的3D模型建立之后,需要进行坐标系归一化处理。本文针对肝脏血管模型和肝脏实质模型存在三维空间基准不对应、肝脏组织的弹性使得病灶切除存在一定的误差等问题,提出了基于门静脉中心线的非刚性外特征配准方法。具体采用非刚性迭代最近点(ICP)方法和多级B样条变换的方法结合,提取CT肝脏模型和MRI血管模型的中心线,在ICP算法的迭代中确定两种模态中线线的对应点,对对应点的搜索仅限于给定的搜索半径和血管延伸方向,最后使用多级B样条逼近血管表面非刚性配准。同时使用L-BFGS-B算法进行算法优化,可以有效解决配准算法在求解时内存占用过大而降低算法效率的问题并且可以避免陷入局部极值。该算法已经对3Dircad数据集里的20个肝脏数据经行了论证评估,然后应用在一个病人的肝脏数据里。结果表明:相对位置对应较准确,没有出现血管溢出肝脏表面的情况发生对于肝脏手术术前预演,医学教育均具有重要意义。