植物是农业科学研究的重要对象和载体,运用科学可视化技术构建其组织表面及内部结构的数字模型,对于探讨植物内部结构与功能的关系及促进现代农业的研究和学科融合有着重要的意义,目前已成为数字化农业研究的热点之一。将植物结构和功能数字化,建立植物表观和组织结构的交互式三维模型,使得用户可以全方位、多层次考察植物内部组织的形态、大小和空间分布关系,这对于分类和鉴定植物组织特征、进行直观形象的植物学教学、普及人们对于植物内部组织结构和生理功能的了解和推广植物科学知识有着重要的现实意义和应用前景。本文研究的主要贡献和创新点如下：1.植物组织图像适应性分割算法。感兴趣组织分割是植物组织三维重建不可缺少的一步。针对不同的植物组织图像特征提出相应的分割算法：使用区域生长算法对黄瓜根图像上的导管组织进行提取：针对黄瓜茎显微图像维管束组织灰度分布特征,提出了一种基于图块模版匹配的分割算法,并通过计算维管束的轴长和面积验证算法的准确性。2.植物组织三维可视化方法。分别使用步进立方体算法、最大密度投影算法、合成体绘制算法实现玉米莘节维管束、黄瓜苇维管束、玉米籽粒胚和胚乳的三维可视化,并通过对植物组织可视化效果的分析,给出了适合植物组织可视化的方法。这是国内首次建立起玉米茎节维管束三维可视化模型。3.GPU加速的体绘制算法。由于植物组织数据规模庞大,提出一种结合体数据分块和八义树组织数据块的GPU加速体绘制算法来提高绘制和交互速度。首先讨论体数据的分块策略,完成对体数据的合理划分；然后将整个块内数据的三维纹理信息存储在GPU的内存上,使用八叉树组织和索引块内纹理信息；最后,实现空体素跳跃和光线投射算法,在保证绘制质量前提下提高绘制速度。