Ce travail présente des méthodes de caractérisation de la morphologie de structures cellulaires 3D partiellement observées par des images discrètes, ainsi que leur application à la description morphométrique du péricarpe de tomate. Une méthode d'estimation des propriétés géométriques d'un matériau a été développée, dans le cas particulier où la probabilité d'échantillonnage des pixels n'est pas uniforme à l'intérieur de l'image. Les paramètres morphologiques 3D sont exprimés localement, et pondérés par l'inverse de leur probabilité d'échantillonnage. Le calcul des probabilités d'échantillonnage est présenté dans le cas d'images 3D acquises perpendiculairement à une surface. Les résultats sont comparés avec la densité surfacique estimée dans des coupes verticales planes. Nous présentons ainsi une démarche complète de caractérisation d'un matériau cellulaire biologique : acquisition des images par microscopie confocale 3D, segmentation automatique des cellules, mesures locales 3D et estimation à l'échelle du fruit. Nous pouvons ainsi caractériser la morphologie des particules en fonction de la profondeur dans le péricarpe.