随着人民生活水平的不断提高,生活习惯也在不断发生改变。与此同时,一些疾病的发病率呈上升趋势,尤其是一些肝部疾病。多时期增强肝部CT扫描是当前肝部疾病诊断中的一种实践标准,其利用了在动脉和门脉时期输送到肝部的增强剂的时间差异。在增强的两个或三个时期的CT扫描的过程中,根据对比剂到达肝部动脉、门脉和静脉的时间差异,在不同的时间点进行两次或者三次图像获取。虽然多时期图像已经显著地改善了医疗诊断的过程,但由于病人在图像获取期间会有呼吸运动,因此肝部的位置和形状难以被准确的重现,这会增大多时期图像配准的难度,从而使其成为了一个临床研究的热点。本文从二维腹部多阶段增强CT图像的配准出发,研究了基于B样条自由形变变换的图像配准方法。自由形变变换(FFD,Free-Form Deformation)是一种对固体进行几何建模的方法,其核心思想是:形变操作不直接作用于物体,而是作用于物体所嵌入的变形空间;如果形变空间被改变了,则嵌入其中的物体自然随之改变。当时用在图像变换的时候,FFD引入一个覆盖在二维图像上的控制点网格,当调整控制点的位置时,物体形状也会发生变化,网格之外的点使用B样条插值得到。除此之外,本文还详细研究了适用于高维最优化搜索的拟牛顿方法,其中主要研究的是L-BFGS方法。L-BFGS方法通过迭代更新来估计拟海森矩阵,以提高搜索速度。为了提高配准的精度,本文通过研究和分析传统的两阶段配准过程,提出了交替迭代的配准过程,通过多阶段配准来将全局配准和自由形变变换配准更好的相互影响,在基于自由形变的配准后修正全局配准的参数,之后再继续进行自由形变配准。与此同时,本文使用了坐标映射矩阵来保留变换前后坐标的映射关系,避免保留大量的变换参数。这种方法既节省了空间,又极大的降低了由于反复插值导致的精度损失。在理论研究的基础上,本文在MATLAB下实现了腹部医学图像自动配准的算法,并对本文的配准方法进行了较为详细和可靠的评估。评估结果表明,本文提出的交替迭代配准过程能够完成腹部医学图像配准,而且明显的提高了配准算法的精度并有很好的鲁棒性。