随着立体图像拍摄设备和显示设备的不断发展,三维立体技术日益成熟。一幅立体图像由左眼和右眼两个视图构成,当拥有适当视差的左右两个视图被分别映射到相应的眼睛时,观察者会通过双目视觉获得立体感。立体图像显示技术的广泛应用,进一步模糊了物理世界和虚拟世界的界限,给人们的工作、学习、交流以及娱乐带了更大的灵活性和选择性。因此,立体图像合成方法以及立体图像质量的改善方法开始受到研究人员的普遍关注。灰度立体图作为一种艺术形式,被多人所喜爱。在合成灰度立体图的过程中,彩色转灰度是一个重要的预处理步骤,彩色转灰度的过程是一个由三维空间到一维空间的转化过程,在降维的过程中如何保持图像细节特征是一个需要注意的问题,另外,在转化的过程中还需要尽量保证左右视图间亮度的一致性,从而避免视网膜竞争。获得立体视觉的方法有很多种,补色立体技术(Anaglyph)是所有方法中最经济的。补色立体图利用颜色过滤镜片来分离左右视图。但是因为眼镜的滤光效果不完美,左右眼视图往往无法完全分离,进而导致“重影”。重影被认为是影响补色立体图视觉质量的最大因素。如何减少补色立体图中的重影,是立体图像研究领域中一个非常热门的课题。此外,对3D眼镜的依赖,也是限制补色立体技术广泛应用的一个重要因素。当通过3D眼镜观看立体图片时,观察者会欣赏到较好的立体感,但是当观察者通过裸眼观察立体图片时,图片的颜色信息会被严重破坏。本文综合分析和研究了灰度立体图以及补色立体图合成过程中所面临的问题,针对灰度立体图合成过程中的细节丢失和视网膜竞争问题以及补色立体图合成过程中的重影和向后兼容性问题提出了解决方案。针对灰度立体图合成过程中存在的问题,本文提出了一种针对立体图像的彩色转灰度算法,该算法将彩色转灰度问题转化为能量优化问题,利用原始的彩色图与生成的灰度图之间的梯度差异定义了一个特征保留能量项来保持图像细节特征,利用灰度图左右视图间对应点亮度的差异定义了一个亮度一致能量项来保证左右视图间亮度的一致性。针对补色立体图合成过程中存在的问题,本文设计了一种减少重影并提高向后兼容性的方法。该方法结合颜色信息和视差信息,根据颜色信息对视差进行重新分布。首先利用颜色信息,定义重影的权重,进而可以对重影的效果进行定量的描述。然后,根据重影的权重来重新分布视差：为重影权重比较小的像素赋以相对较大的视差来保证立体感；为重影权重比较大的像素赋以相对较小的视差来减少重影。同时,使用该方法处理后的图片,具有较好地向后兼容性,即当裸眼观看补色立体图片时,图片近似于正常的二维图片。