图像显示器是人类接受外部信息的重要手段之一。而立体显示则能再现场景的三维信息,提供场景的更为全面、详实的信息,在医学、军事、广告艺术以及立体电视等领域有着广泛的应用前景。传统的立体图像显示需要佩带诸如偏振眼镜、互补色眼镜或者液晶眼镜之类的辅助工具,因此将人眼完全占有,人的眼睛除了观看屏幕之外,做其他与屏幕无关的工作都十分不便。因此,佩带眼镜的立体显示技术(包括立体头盔),尽管其立体显示效果特别优良,但在许多场合是不适用的。基于此,我们研究了基于柱透镜阵列的裸眼立体显示技术,即依据柱透镜阵列对光线的折射作用,结合数字图像处理技术,将包含立体信息的屏幕图像分离成左、右两个视像,分别提供给用户的双眼,经过大脑合成,使平面图像转化为具有纵深感的立体图像。裸眼立体显示技术无需佩带眼镜,用户在观看立体显示器的时候眼睛不受限制,是完全自由的,因此,可以同时进行除了观看显示器以外的其他工作,从而具有更大的灵活性和实用性。本文首先介绍立体视觉基础知识及相关理论。裸眼立体显示技术基于人类的双眼“视差”,即人眼睛的功能决定了立体视觉的形成。立体显示技术是结合了人本身参与的系统,显示器件其实只是完成立体视觉的部分功能,而人眼的生理功能完成剩余的工作。所以在第二章使用一定的篇幅来介绍人眼的立体视觉机制。本文的第三章从裸眼立体显示器的共性特点出发,结合立体显示的几何模型,分析了基于柱透镜阵列的使图像分离的几何关系,在此基础上,计算了光线分离的布局特征。在亚屏幕分区和视图分离物理特性研究的基础上,进一步计算了独立视区的位置。在光学原理研究的结论指导下,初步研制出原理样机。本文的第四章研究了裸眼立体显示器适用的图像格式及其变换方法,编写了静态立体对转换软件,以典型的立体对复合图像表示变换的效果,实验证实了设计方法的正确性。在上述各点中,有两点是本文的创新点:1.把裸眼立体显示器的物理本质概括为分离和会聚两个过程;提出“亚屏幕”分区和虚拟屏幕的概念,这两个概念和“独立视区”解释了裸眼立体显示器的物理特性,具有指导意义;2.提出和使用“动态装配法”用于立体显示液晶屏的装配工艺,不需要花费巨大的特种设备,以低廉的价格制备了试验设备,思路和方法具备借鉴意义。