针对牙周膜胶原纤维组织切片在制作过程中对力度和方向非常敏感，极易造成组织变形和空间位移的问题，采用了一种有效的图像配准方法，以便后期对胶原纤维组织空间结构的重建。在Masson染色制成的兔牙周膜石蜡切片的基础上，利用高倍光学显微镜获得了牙周膜的序列切片图像；再采用基于正规步长梯度下降的二维刚性配准和基于对数域对称Demons微分同胚非刚性配准相结合的方法，对牙周膜序列切片图像进行级联配准。实验结果表明，相对于有限元非刚性配准而言，对数域对称Demons微分同胚非刚性配准方法具有较好的优势，其配准每张图片的平均时间为有限元法的3.1%，而配准均方误差平均为有限元法的89%。