植物根系形态是研究植物遗传营养的重要手段之一，目前人们往往采用计算机图形图象技术建立真实模型进行间接测量，例如用基于CCD多角度图象重建方法获取比较精确的三维实体图象。为了在此基础上计算形态参数，需要研究基于根系三维重建图象的特征提取方法，利用骨架和半径信息计算特征参数；另一方面，根系的建模与仿真，不仅为分析根系构型提供精确数据，还为计算机模拟实验提供直观可靠的实验材料。为达到实时且逼真动画效果，需要建立数据结构简单、图形生成速度快的静态网格模型。本文研究内容如下： 1)深入分析三种传统的骨架提取方法，并将它们在根系图象上加以实现，结果发现它们在这种重建根系图象上的一些不适应性； 2)根据根系天然类柱体特性，提出一种适合根系图象的最小横截面骨架和半径信息提取算法，得到骨架点；利用人机交互手段和样条算法将骨架点连接成光滑曲线构成根系骨架曲线，该方法方便实用，而且很鲁棒； 3)分析了各种空间曲线曲面造型技术的优缺点，提出了基于球B样条与多结点样条相结合的根系形态建模算法，得到较好效果，图形存储数据结构非常简单； 4)利用上述方法得到骨架特征，推导三维根构型参数计算公式，获得较高精度的各类参数； 5)初步探讨本文建模方法的一些应用前景，如三维形态的交互式设计和生长过程的动画生成中的应用；基于激光描仪数据的植物形态建模，为现代农业和数字农业提供有效的信息手段。