三维显示技术经过了近两百年的发展，在研究人员的努力下，已经出现了各种不同的三维图像记录与再现技术。其中，眼镜式三维立体显示技术已经在商业电影中得到了广泛的应用，它是迄今为止发展最成熟的三维显示手段。但由于裸眼三维显示技术不需要佩戴立体眼镜，可以更加便利地观看三维图像，因此裸眼三维显示技术必将成为三维显示技术发展的趋势。在裸眼三维显示技术中，集成成像技术在记录和显示三维图像方面具有其它裸眼三维显示技术不具备的优势，如全视差、真彩色、无需相干光源以及原理相对简单等，具有很好的发展前景。但是，集成成像受到串扰、深度反转、分辨率等因素的限制，目前仍不能广泛地应用到人们实际的生活当中。为克服这些问题，研究人员提出了许多方法，取得了一定的效果。本文介绍的利用相机阵列获取视角图像并用其合成元素图像的方法，能够有效解决上述问题。　　 本文研究了该方法的三维图像再现原理，并用实验对其进行了验证。除此之外，选用叠加透镜阵列与之相配合，实现了无记录串扰、无深度反转的高质量集成成像显示。具体内容如下：⑴详细介绍了三维显示技术的发展历史，将三维显示技术按照是否需要佩戴立体眼镜观看三维图像分为了眼镜式三维显示技术和自由立体三维显示技术，并对这两类显示方法进行了举例说明，分析了其记录和显示三维图像的原理。其中，重点介绍了集成成像的发展现状及其使用的分光器件。⑵介绍了集成成像技术的记录和显示原理，并分析了集成成像在记录时的串扰成因、显示时的深度反转问题，基于利用元素图像获取子图像的方法，研究了利用相机阵列获取视角图像、并进一步合成元素图像阵列的方法，并阐述了该方法在消除串扰、克服深度反转、可制作大量元素图像等问题上的优势。⑶分别对平行式相机阵列和会聚式相机阵列拍摄方式下的同名像点间距进行的计算分析，导出对应的三维图像显示位置计算方法，并设计实验对其进行验证。⑷介绍了狭缝光栅、柱面透镜光栅在三维显示技术中的应用，从而对光栅式结构的分光原理进行了详细说明。采用柱面透镜光栅正交叠加代替大面积透镜阵列，实现集成成像的三维图像显示。利用Zemax软件对叠加透镜和平凸透镜进行了模拟，分析了它们的点扩散函数、MTF曲线以及其抗串扰特性的差异，最后利用叠加透镜阵列进行了三维图像显示实验，验证该方法的可行性。⑸根据自由立体显示原理，制作了基于柱面透镜光栅的自由立体显示器和集成成像显示器。