针对基本布谷鸟搜索算法容易陷入局部极值的不足，提出一种逐级变异方法，采用逐级变异方法改进基本布谷鸟搜索算法，进而提出一种逐级变异布谷鸟搜索算法。针对医学图像配准问题，采用互信息作为相似性测度，结合逐级变异布谷鸟搜索算法和Powell法提出融合优化方法，将该融合优化方法应用于医学图像配准中，提出一种基于逐级变异布谷鸟搜索和Powell的医学图像配准方法。通过仿真实验证明该方法实现的医学图像配准精度和准确度更高，性能更好。