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三维医学图像配准是医学图像处理领域的热点问题，是临床诊断和治疗的关键步骤。针对传统三维图像配准技术效率和精度较低的不足，提出一种多级匹配的三维配准算法。该算法将互信息作为相似性测度，依次采取基于形状特征变换、刚体变换、仿射变换和层次B样条这4种空间变换方式，实现精度由粗到细的配准，选择粒子群法(PSO)实现全局优化以避免局部极值的产生。配准评估参数表明，该算法精度高，配准效果好。