本发明公开了一种三维弹性模量成像方法，包括以下步骤：(A)建立对象初始状态的三维有限元模型；(B)向对象施加系统载荷；(C)测量对象的有限元节点在施加系统载荷后的三维运动信息，所述的三维运动信息包括位移、速度；(D)使用基于状态空间的H∞滤波估计方法，得到连续状态估计方程，利用连续状态估计方程估计出对象弹性模量的三维分布，实现对象的三维弹性模量成像。本发明的优点是基于状态空间的H∞滤波估计方法，结合有限元模型，实现在已知对象节点三维运动信息的情况下，鲁棒地得到对象的材料特性。