功能磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)是一种新兴的无损的神经影像学方式,拥有较高的时间和空间分辨率。其主要利用血氧水平依赖机制(Blood oxygen-level dependent,BOLD)成像,功能像数据一般通过平面回波成像(echo planar imaging,EPI)序列采集,其优点是采集速度快,缺点就是空间分辨率低,伪影多,信噪比差,因此MRI图像处理软件需要解决这些问题。统计参数映射(Statistical Parametric Mapping,SPM)是目前国际上公认的用来处理和分析医学图像的通用软件,本文主要研究SPM中对fMRI数据的预处理和统计分析方法,本论文围绕fMRI图像处理和分析,完成了以下有意义的工作:(1)分析了SPM中采用的图像处理方法。本文结合其内部源码,深入研究SPM中采用的功能像对齐方法,结构像向功能像配准的方法,结构像分割方法,功能像标准化方法,功能像平滑方法以及实现激活区定位的统计方法,详述这些方法的基本原理和具体实现流程。(2)优化了图像对齐方法。纠正被试头动时采用的对齐方法,由于实验设计中需要对fMRI数据进行多次采集,数据量庞大,该方法耗时长达几十分钟,本文充分考虑图像头动参数之间的特点和计算机多核心优势,提出多种改进SPM对齐操作的方法,其中基于并行计算的图像对齐方法可以有效减少操作耗时。(3)开发一套更易于使用的fMRI处理软件。SPM操作复杂,执行顺序要求不明确,新用户很难较快时间掌握,本文在SPM基础上,改善用户体验,去除繁琐的参数设置,开发了一套简单、高效的GUI软件,支持常用的fMRI数据格式和多种数据处理方式,且有效结合了用户信息存储和管理,目前版本可以一键完成整个实验的图像预处理操作。最后,多个数据集在该软件中进行了测试,测试结果与SPM保持一致,且该软件包得到了多家医院的认可。(4)在立体视觉功能区研究中进行了应用。立体视觉脑功能机制是一个急需确认的问题,本文通过fMRI方法,使用组块实验设计方式对数据进行采集,应用SPM处理分析数据,记录其中间结果,得到初步的立体视觉激活图谱。