鸽子作为研究学习、记忆和认知方面的经典动物实验对象,被广泛应用于除发声系统外的鸟类神经科学研究中。在传统的脑神经科学研究中,研究者只能通过阅读纸质的解剖图谱,凭借实验过程中获得的经验来完成复杂的脑区手术定位,将电极推进到特定的位置,这种方法费时费力,而且定位不够精确;与之相比,三维数字脑图谱更加直观、形象,研究者可以在实验前充分了解目标区域周围结构,并获取其精确坐标,可以极大地提高电生理实验的研究效率,因此三维数字脑功能图谱正受到各国神经科学研究者的广泛关注。核磁共振成像技术是一种非侵入的无损医学成像技术,在神经科学的活体研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先采用改进的非局部去噪方法对核磁共振图像进行预处理;然后采用核磁共振图像与传统二维图谱由粗到精两步配准的方法实现核磁共振图像中功能区域的分割提取;最后在visual studio环境下使用三维可视化工具包完成三维数字脑功能图谱系统的建立。主要内容如下:(1)为了更好地去除核磁共振图像中莱斯(Rice或者Rician distribution)噪声,采用图像局部归一化互相关作为几何结构相似性的一个表征,对传统非局部算法中使用灰度计算像素相似性权值的方法进行有效补充;然后,将这种方法分别应用于非局部均值算法和非局部最小线性均方误差估计算法中,并根据局部信噪比动态自适应地计算非局部算法中待滤波像素自身的加权值或者像素之间相似性阈值,达到对核磁共振图像自适应降噪的目的。实验结果的对比表明该方法可以更好地抑制核磁共振图像中的莱斯噪声,有效保留图像中的细节信息。(2)针对核磁共振图像灰度重叠严重与传统二维图谱只包含功能区域边界信息而缺乏不同区域灰度对比的缺点,首先将基于Snake模型的分割方法与基于轮廓的配准方法相结合,计算刚性配准过程中的旋转、平移和尺度变换参数,完成二者的粗配准;然后,使用粒子群优化算法,对配准空间变换过程中的各参数(旋转、缩放、平移和剪切因子等)进行优化选取,实现二者的非线性配准。从而完成核磁共振图像中各功能区域的分割提取。(3)在visual studio环境下,使用c#语言与开源的三维可视化工具包VTK,完成鸽子三维数字脑视觉功能图谱系统的建立。本文中所设计的系统能够实现原始核磁共振数据与各功能区域的联合独立显示,可以根据需要进行显示并实现缩放、旋转等交互操作,还能实现三维空间坐标轴的显示与隐藏、对各功能区域及核团的体积、表面积和长度的测量统计,对于具体实验,可以实现系统中三维图谱与实验中鸽子头部角度的匹配。该三维数字脑视觉功能图谱系统还能够通过交互式三维鼠标取点和通过参考点两种方法获取具体的坐标值供电生理实验使用。总之,本论文所开发的鸽子三维数字脑视觉功能图谱系统具有较好的实用性,能够进行多种显示功能,并实现多种交互操作和测量,可以较为精确的提供具体感兴趣点的三维坐标,方便应用于实验指导,而且实现过程能够有效避免组织学处理过程中的引入非线性误差,能够满足神经电生理实验的应用要求。