自由变形技术是一种重要的几何外形编辑技术，通常独立于物体的表示，并且易于集成到现有的造型系统中，可应用于曲面模型以及多边形物体。因而近年来得到了广泛的应用。本文主要针对自由变形技术在三维曲面变形和B样条曲面控制变形两方面的应用进行了研究并在虚拟作物环境中实现，主要研究内容如下：1.　本文针对Dirichlet　自由变形方法不适合三维曲面变形的情况，提出了一种基于细分理论的三维Dirichlet　自由变形算法，采用细分理论选取控制点集，将三维曲面上求两点之间最短距离问题转化为二维平面上求带权图最短路径问题，用细分前后三角面片的面积之和来表示Voronoi单元或部分Voronoi单元面积，并由此给出了一种适合由多边形表示的三维曲面的Voronoi图构造方法及Sibson邻居和Sibson坐标的计算方法。2.　本文基于细分曲面理论构造控制网格，提出了一种基于细分理论的B样条曲面自由变形算法。利用Doo-Sabin细分模式构造插值顶点位置和法向的双二次B样条曲面控制网格，得到插值曲面的参数表示，再将模型上的点参数化到插值曲面上，得到该点的局部坐标。由于局部坐标在变形过程中保持不变并且细分方法具有处理任意拓扑网格的能力，从而通过编辑模型的B样条曲面控制网格实现三维模型的多分辨率变形。3.　基于本文所提算法，本文在三维虚拟环境中实现了虚拟作物叶子的变形。在整体变形时，变形效果比传统的Dirichlet自由变形算法具有明显优势；在局部变形时，实现了B样条曲面控制的自由变形，并且通过控制细分层次和设定采样点阈值，可以满足变形的精确性与实时性的要求。