本发明公开了一种基于Log?Euclidean协方差矩阵描述符的图像非刚性配准方法，将能够有效表示图像局部结构特性且对大的旋转、缩放、照度等变化具有不变性的特征描述符结合进经典Log?Demons配准模型的目标函数中，构建了一种新配准算法模型。新模型将先验结构信息结合进配准过程，避免了形变驱动力仅依赖灰度差和梯度信息的弊端，有效减少了形变误差，获得了优于基于B样条的FFD模型、Log?Demons模型等当前主流非刚性配准算法的配准精度和鲁棒性，增强了配准鲁棒性，对在临床中的实际应用有着重要的参考价值。