心血管疾病是人类健康的头号大敌，而对该疾病的早期发现和对诊断过程中无创性的要求一直是医学界的一个难题。现代医学成象技术为医生在心脏的整体解剖结构和功能结构等方面提供了全局性信息。心脏是人体循环系统的动力源,是人体中最重要的器官之一。它是集电生理学、动力学、血液流体力学以及神经、生化控制于一身的极其复杂的综合系统。建模是研究复杂生物学问题的有效手段，利用计算机视觉的方法，对心脏医学图像进行分析和建模，并对其中若干关键技术问题展开了讨论。由于医学超声成像设备具有实时、无损、廉价、高灵敏度等诸多优势，在医学界中临床医师们普遍采用医学超声图像作为临床诊断的重要依据。它在人体内部组织器官的定量分析、实时监控和治疗规划等方面都具有极大的潜力。但是，在医学超声成像系统中，由于图像采集设备的随机扰动，以及周围环境的影响，使医学超声图像中多少含有噪声和失真，造成了图像的降质，影响了图像信息的准确性，为此需要采取一些措施，比如衰减各类噪声，将图像进行改善，这些措施即为图像增强技术。首先，对医学超声的发展状况、超声图像成像原理进行了简要介绍，然后针对医学超声图像的特点，对已有的医学超声图像增强算法进行了介绍，并采用各算法对超声图像进行了实验验证和处理效果比较。针对某些算法的优缺点，采用将RNWD滤波方法和FCM方法相结合的方法。在获得了较优质的增强图像后，再采用各种现有的分割算法对增强后的图像进行了图像分割，并结合较前沿的分割技术——模糊C均值聚类分割算法（FCM），采用了基于粒子群优化算法的模糊C均值聚类分割改进算法并取得了良好的处理效果。然后，分析了三维超声成像技术的背景、意义及其国内外发展动态，研究了二维图像处理和三维图像可视化所涉及的基本技术和方法。在总结前人工作并分析实际应用需求的基础上，提出了适用于人体心脏的超声二维图像处理及三维重建与显示的方法。在三维重建和显示方面，研究了各种医学图像三维重建算法以及国内外主流的医学算法开发平台，并在二维图像处理结果的基础上，实现了三维超声图像的面绘制和体绘制，给出了仿真结果。根据软件工程的思想对功能模块进行划分，在VC++环境下和MITK软件包的基础上，实现了一个拥有二维序列图像显示、三维面绘制和体绘制等功能的三维可视化软件系统。通过人机交互，还可以对重构出的图像进行旋转、缩放等操作，使医生能够充分了解病灶的性质及其周围组织的三维结构关系，从而更方便直观地做出临床诊断。