冠层结构是描述任何作物—环境界面的中心议题，它与太阳能的截获，降水的截留以及冠层内部小气候的形成都有着非常紧密的联系。冠层结构参数的测量方法各异、仪器众多，半球图像法是近年来发展最快，使用最为简便的一种方法。但现有测量方法皆因图像分割存在过多主观因素(如边界阈值划分)并且取相对数值计算而使指标求解过程的客观性湮灭，从而导致测量结果可被质疑。本文依据逆向推演的方法和工程学设计原则，应用图像处理技术，解决现有方法中可能存在的误差或偏差，提高度量的可靠性和客观性，为不同领域植冠结构分析提供方法基础和分析平台，并为生物图像技术在生态学、植物学、农林栽培学中的应用提供借鉴。研究得出的主要结论如下：1.误差控制是准确度量的前提和基础。2.实体模型可实现的最小误差为0.51％，符合实验误差要求，证明模型的合理性。3.实际测量前应当对所使用的光学镜头进行畸变度量。其中NikonFC-E8的畸变趋势为三次多项式。同时给出了各个天项角的校正系数和以距离表示的相对畸变率。证明了与径向畸变相比方位差异(≤30°)的影响可以被忽略。4.在图像所包含的各种图形中，圆形图斑测量误差最小。5镜头畸变对大尺寸图形影响要比小尺寸图形大，对于小尺寸图形则投影误差的影响大于镜头畸变的影响。6.用本文的思路测量现实冠层的开度并与GLA的测量结果进行对比，发现测值偏低，但相差不是太多，证明方法的可行性。