人体接受的外部信息大约80%来自视觉,所以人类在改造世界的过程中不断追求着显示技术的提高。但过去几千年人类的显示技术主要是二维的,近年来随着软硬件技术的提高,三维显示技术获得了飞速发展,在三维立体电影、三维立体广告展示等领域实现了广泛的商业应用,它全面普及的时代已经不远。虽然三维显示技术发展很快,发展出了多种三维显示技术,尤其是三维电影已经成了商业大制作电影的必备技术,但整体来看三维显示技术尚未成熟、存在很多问题导致无法走向大范围应用。一些三维显示技术需要戴眼镜或者头盔；而不戴眼镜的裸眼三维显示技术也存在着如观看设备参数与内容不匹配、视频2D转3D效率低、多视点裸眼三维显示视区狭小且有串扰及两视点裸眼三维显示观看范围受限等诸多值得深入研究的内容。本论文集中研究裸眼三维显示内容生成和裸眼三维显示技术,研究裸眼三维显示的深度效果、观看范围、增强立体感、消除串扰等关键性能,并对其应用展开研究。其主要研究内容和创新性成果如下：(1)设计了视频2D转3D软件。在软件中对视频2D转3D的核心算法采用了2D+灰度图置换的方式。为了同时满足了2D+灰度图置换视差图像的效率和质量要求,提出了一种提高效率的稀疏置换算法和一种平滑置换算法,并把两者结合。为了解决当前视频2D转3D时深度赋予耗时太大的问题,建立了一个基于2D原图和灰度图联合特征响应模型来自动生成深度图,解决了视频2D转3D中深度赋予的自动化问题。为了解决以往在视频2D转3D中不能自动补背景空洞的问题,提出了一种对深度图进行定向平滑的补图技术,解决了裸眼多视点三维视频2d转3d的自动补图粘连问题。(2)在研究裸眼三维显示技机理基础上,提出了一种利用周期性视差图像来消除跳变的技术,并采用一种垂直漫水法来实现由周期性循环基本图和深度图产生针对性视差图像的技术,消除了图像扭曲,把无跳变观看视角和观看距离增大到立体显示设备的光学可视最大范围。这种消除跳变的多视点显示技术在50寸和26寸光栅28视点裸眼立体显示器进行了实验验证。(3)针对现有正面投影显示技术立体效果不够的问题,分析了立体感大小与设备参数的关系,从而提出了大立体感正面投影三维显示技术,并完成了实验验证。针对投影裸眼三维显示的原理和人们对大尺寸裸眼三维显示的需求,给出了人眼跟踪结合裸眼三维显示的必要性,并提出了三种多人人眼跟踪的正面投影显示技术：可调位置的多投影机正投方式、多点光源大尺寸背投方式和多点光源大尺寸正投方式,这几种显示方式都在只提供2个视点内容的情况下,满足多人在一定的大范围内裸眼观看,而没有跳变问题。(4)针对观看三维显示时的观看参数与初始设计不一致的情况,在一对视差图像或一裸眼视差序列图像已经生成好后,研究了观看条件变化对最终立体效果的影响。提出了一种仅对视差图像进行了修正,使之与实际观看参数匹配的技术,解决了以往先生成好视差内容后在观看条件变化时立体效果不适合的问题。该技术对于观看角与屏幕不垂直时同样能保证正常的立体显示效果,并且当显示内容与倾角相配合时,如地面墙面等方式,显示的内容也是地面上的物体,可以实现非常震撼的虚拟现实效果。