现如今,为了进一步满足人们对视觉信息的获取需求,同时具有显示场景平面信息和深度信息的3D显示技术得到了各界专家学者的广泛关注,其中3D显示内容的生成也成为3D显示技术实现商业化的重要一环。由于3D图像所需信息量大,并且对图像准确率要求严格,传统3D图像采集方式由于受到相机参数、拍摄环境所带来的误差影响,需要进行必要的图像处理,导致图像渲染周期增加,从而难以实现实时渲染。基于深度信息的编码算法借助于图像的深度信息来进行虚拟视点的合成,一定程度上简化了图像采集过程。然而随着显示技术向着高分辨率、大尺寸的方向不断发展,传统基于深度信息的编码算法在合成图像的过程中存在大量的信息冗余,同时需要很高的传输带宽,对硬件的要求急剧增加,不利于实现系统集成和商业化。本文针对以上问题,提出了一种基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法,并对该方法在多种3D显示系统中的应用进行了研究。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)提出了基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法。基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法使用一张2D彩色图作为参考图,利用其对应的深度图获得深度信息以计算各个子像素点的偏移量,根据显示器与观看位置的几何关系以及光路可逆原理直接进行3D图像渲染,合成后的3D图像通过具备相应参数的显示装置呈现,使观看者双眼分别看到的视差图中不同的子像素点有着不同的偏移量,从而形成深度感知。该方法不需要合成虚拟视点,从而降低了硬件系统的内存需求,也提高了计算速度和效率,更有利于实现实时渲染和系统集成。(2)实现了基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法在传统3D显示系统中的应用。针对不同3D显示系统的结构特点,可以对基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法进行调整,本文对算法在光栅立体显示和集成成像立体显示中的应用进行了编码研究。实验证明在保证显示效果的情况下,该算法能够快速、高效地进行3D图像的渲染,并且在一定角度范围内匹配精度较高,同时具有广泛的适用性。实验使用智能Android主板RK3399作为硬件装置,相比传统PC和GPU有着更高的集成度,更利于系统的广泛推广。(3)实现了基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法在高立体感3D显示系统中的应用。为了增强3D显示系统中的立体感,采用了一种柱透镜光栅与圆透镜阵列相结合的双层折光高立体感3D显示系统。系统利用柱透镜在水平方向的折光作用,使水平方向进入人眼的光线数增加,更好地还原了光场信息,从而增强显示效果的立体感。基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法经过调整后,实现了在高立体感3D显示系统中的应用,实验证明该算法能够实现良好的观看效果,并且能够实现快速渲染,同时双层折光系统相比于传统单层系统具有更好的立体感,进一步提高了显示效果。(4)实现了基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法在高分辨率3D显示系统中的应用。针对高分辨率显示问题,采用显示屏拼接方式,实验使用2×2的四个显示屏进行拼接,对每个显示屏进行单独调视区,使观看者在不同位置观看到多屏拼接出来的正确的图像。实验将基于深度偏移映射的高效3D图像编码方法应用其中,通过调节各显示屏的驱动装置,从而进行多屏同步显示。实验最终实现了一个拼接型高分辨率且能够实时渲染3D图像的显示系统。