以2001年第174次香山科学会议为标志，我国科学家提出了中国数字化虚拟人计划，以期建造具有东方人特征的中国数字人，并应用于生命科学、服装、航空、航天和汽车制造等广泛领域的人体仿真和模拟。该计划获得了各界的广泛关注并取得了显著进展。2003年第208次香山科学会议的召开，再一次向前推动了中国数字化虚拟人的研究与应用。在此背景下，复旦大学上海医学院的陈中伟院士提出了人体臂丛神经三维立体结构的计算机重建设想。复旦大学同中国科学院计算技术研究所联合申请获得的国家自然科学基金项目“人体上肢周围神经显微结构的三维重建研究”由此展开。在该项基金的支持下，本文设计并实现了一个周围神经三维可视化原型系统3D Nerve。 周围神经的三维可视化着重于获得神经的拓扑结构信息，并希望通过拓扑结构信息获得功能神经束组的分类信息，以便从更细微的角度进行观察，为临床医学服务。 本文对三维可视化过程中涉及到的传统基本算法进行了介绍，其中包括图像分割、轮廓对应、相邻切片间表面重建等。随后从功能模块和用户界面两个角度详细介绍了所设计的可视化系统3D Nerve，包括实验数据及实验环境、图像分割模块、轮廓对应模块、三维可视化模块、数据接口模块和交互控制模块。紧接着本文提出了3D Nerve系统所依赖的几个关键算法，其中包括：基于Fisher线性判别的多通道半自动分割算法；结合不变矩，考虑空间约束关系的轮廓对应算法；周围神经拓扑结构的建立算法；引入先验知识，基于三维结构的功能神经束组分类算法等。还介绍了利用Ganapathy搜索算法重建表面的方法，介绍了利用割角多边形对周围神经中心线和重建表面进行平滑的方法等。 本文有效利用现有算法，并根据周围神经三维可视化的特殊需求提出了具有针对性的各种算法，同时从用户角度出发设计功能完善的用户界面，实现了效果良好的神经三维可视化。在实验室环境下，利用项目合作方提供的真实数据，本文利用原型系统3D Nerve完成了人体臂丛神经的三维可视化。实验结果表明，系统界面友好、实用高效、鲁棒性强，能够对实验数据进行较好的三维可视化，基本实现了预期目标。