近年来,随着3D软硬件技术的快速发展,大量的3D资源涌现出来并广泛应用到了影视娱乐、工业教育和军事医疗等诸多领域,同时人们也可以方便地通过影院、电视、电脑、移动设备等多种显示媒介观看3D图像和视频。然而,目前高质量的3D资源仍然十分匮乏,这也制约了 3D技术的进一步普及和应用。由于人类视觉系统的复杂特性,为了产生接近真实的立体视觉体验,在3D内容获取与编辑的过程中需要考虑诸多因素,这就明显地提升了 3D资源的获取与编辑的难度和成本。而与传统的二维图像和视频不同,双目立体图像和视频中包含了不同视点所产生的深度关系,这使得现有的2D内容编辑处理技术无法直接应用到3D内容中。基于这样的观察,本文通过对双目立体成像原理和人类立体感知理论的深入分析,围绕面向立体效果增强的双目立体视频图像的编辑优化问题,从立体摄像机的参数调节、立体图像的深度调节和立体图像的重定向三个方面展开研究,并提出相应的解决方案。本文的主要贡献如下:(1)针对立体视频编辑制作过程中的质量控制问题,提出了一种基于立体视频体验质量评价的虚拟立体摄像机参数自动调节方法。通过追踪感兴趣区域的方式来计算零视差平面,以避免窗口遮挡和最大程度减少视觉冲突,同时通过对零视差平面的平滑处理来减少随时间变化而产生的深度跳变。由于单纯的参数设置优化方法依然无法保证编辑的立体视频的视觉体验质量,我们还针对视觉舒适性和感知深度提出了一种客观的立体视频体验质量评价方法。该方法可在立体视频编辑制作的流程中量化评价立体摄像机参数调节的结果,并作为反馈进一步优化摄像机的主要参数。(2)针对立体图像感知深度的调节问题,提出了一种基于图像块匹配和立体舒适性度量的非线性立体图像视差重映射方法。该方法既可以调整整个图像场景的感知深度范围也可以选择性地针对局部重要性区域进行深度调节。我们提出了一种线性融合的视觉舒适性度量模型以量化立体图像的视觉体验效果,为视差调节的过程提供准确可靠的依据。另外,我们提出了一种图像块匹配方法来处理立体图像以实现深度调节,该方法可以显著地减小图像形状的扭曲。实验结果显示我们的方法可以提高立体图像的视觉舒适性和感知深度,同时还能保证原有的场景结构和深度连续性不被破坏。(3)针对立体图像在不同尺寸显示设备上的适配问题,提出了一种基于场景深度结构进行双目立体图像重定向的深度缝切割方法。利用视差对应关系和图像分割信息将图像重定向问题转换为一个3D空间内容处理问题。根据图像场景中的对象深度顺序,通过深度缝切割的方式使图像场景中对象的形状能够得到更好地保持并且背景区域也不会发生明显的扭曲。实验结果显示我们的方法可以最大程度地减少图像内容中的物体形变,同时重定向后的立体图像对的视差一致性能够很好地保持。(4)双目立体视频图像编辑原型系统的设计与实现。为了验证本文算法的有效性,我们设计并实现了双目立体视频图像编辑原型系统,并且该系统在实际应用中得到了验证。通过大量实验表明,本文提出的方法能够帮助制作人员更加快速和准确地编辑制作双目立体视频,还能够有效地处理立体图像深度调节和显示适配问题,从而显著提高在各种显示环境下的立体视觉体验。