В статье приводится алгоритм построения трехмерной дискретной сеточной модели гетерогенной среды искусственного или естественного происхождения, внутренняя структура которой представлена в виде стека послойных двумерных изображений, полученных в результате некоторого визуализирующего исследования образца (МРТ, КТ и т.д.). Предложенный алгоритм позволяет строить многоуровневые сеточные разбиения, ориентированные на применение в многомасштабных методах конечных элементов. В работе рассмотрена синтетическая среда, содержащая микроструктурные разномасштабные элементы различной геометрической формы, для которой сгенерирован стек послойных цифровых изображений. На данной модельной области верифицирована процедура построения двухуровневого сеточного разбиения и выполнена оценка эффективности распараллеливания алгоритма с использованием технологии OpenMP. Точность восстановления внутренней геометрии оценивается путем сравнения значений объемной концентрации включений и площади поверхности раздела сред, рассчитанных для построенных сеточных разбиений, со значениями, известными для модельной среды. Приведенные расчеты позволяют говорить о высокой степени масштабируемости алгоритма и приемлемой точности аппроксимации внутренней структуры визуализированной среды.