立体显示与三维测量在机器人视觉、虚拟现实、智能驾驶、工业设计、医学、生物、国防等领域具有广阔的应用前景,是目前的一个研究热点,也是一个非常具有挑战性的难点,特别是三维立体显示凭借着其给观看者带来仿佛处在现实世界的逼真感的优势,正处于一个迅速普及发展阶段。本论文对自由立体显示以及三维测量技术进行了研究。本论文首先研究了基于柱透镜光栅的自由立体显示技术,采用柱镜光栅制作了一个8时的自由立体显示屏,详细讨论了光栅参数的测量方法以及其他光学参数对立体效果的影响。论文借助专业软件和3D MAX软件制作了六视点立体序列图片,并成功地把它们合成并显示在所制作的自由立体显示屏上,观测到了逼真的立体效果。进一步论文在传统双目视差三维测量技术基础上,提出一种新的借助激光探针的三维测量方法,并完成了相关原理性实验,对大幅度提高三维测量的速度和精度具有较大意义。