裸眼立体显示技术作为三维显示的终极目标,是未来显示领域研究的重点方向。集成成像技术作为一种裸眼立体显示技术,具有全视差、观看者无视觉疲劳和视点连续等优势,能多维度展现真实场景的三维图像,自提出以来受到各国研究学者的关注。由于集成成像显示机理等因素,此技术仍然存在一些问题需要解决,如元素图像采集方式复杂、重构光场存在多种串扰、重构图像质量受限等。本文以计算机辅助生成集成成像为基础,从元素图像生成和三维重构两个主要方面为切入点进行了研究,针对部分关键问题提出了相应的解决方案。主要创新性研究工作内容如下:（1）基于深度信息的集成成像内容生成方法研究针对获取真实场景时存在采集设备复杂、采集的元素图像质量较低的问题,本文提出一种基于单幅彩色场景图片和深度信息快速生成元素图像的方法。通过彩图和深度信息的对应关系构造虚拟理想光场模型,建立元素图像显示面到理想光场的像素映射关系,沿光路反向迭代搜索光场曲面中离观察者最近的对应像素点,作为元素图像匹配点。这种反向单点映射使元素图像中的每个像素只对应唯一的场景像素,提高了匹配精度,有效消除了深度阶跃处的空洞,改善重构光场的显示质量。而且避免了多选一的冗余计算,算法时间复杂度主要受控于元素图像阵列像素总数,而不是场景分辨率,从根本上减少了匹配数量。相比传统算法生成速度提高了6倍以上。针对LED立体显示的缺陷,提出一种抑制累积误差的元素图像生成算法。为避免正向映射算法中场景像素重复计算造成的算法效率低下,引入同源点映射。但同源点映射存在累积误差,本文提出相应的误差抑制算法,结合实际的空间分辨率限制和重构面到中心深度平面上的位移偏量值,对每组同源点间距进行纠正。减少了元素图像阵列内的像素累积偏差,提高基于LED的重建光场显示质量,消除立体图像的边缘畸变。（2）针对集成成像内容生成的深度信息精确化研究对于利用深度图简化采集过程的计算机生成集成成像系统,深度图中的像素值不准确会导致光场中的像素发生传递性位置偏移,因此本文从主动和被动获取深度图两方面分别提出针对集成成像内容生成的深度信息精确化算法。被动获取的深度图因投影缩放畸变、弱纹理区域等因素,存在大量集中性误匹配点,易导致计算生成元素图像时出现扩散式错误。针对这类问题,本文提出一种基于广义超像素分割的双目立体匹配算法。首先设计了用于弱纹理区域的广义块匹配。采用简化线性最小二乘法计算自定义离散边界的拟合度,对离散边界进行一致性检验,实现快速且精度较高的边界匹配。其次设计吸附生长匹配算法处理剩余的密集纹理区域。这种方式获取的深度图局部误差范围和误差幅度很小,没有斑块性质的误匹配区域,平均误匹配率低于9.84%。消除了重构光场的畸变和深度断裂现象,使得重构的三维图像细节突出,提高了光场完整性。针对主动获取的深度图中前景与背景间空洞较大和背景噪声点偏多等问题,本文提出一种针对RGB-D深度相机的深度图修复算法。结合加入深度值相似因子的改进联合双边滤波算法对深度图二次修复优化,产生高鲁棒的深度重构效果。通过深度值比较保证优先选择背景边界线上的模板块进行填充,实现从背景到前景区域良好过渡。避免了过度填充,保留图像的边缘,修复精度较高,重构的三维图像边缘清晰,PSNR平均值从20.91提升到36.26。（3）基于人眼观看机理的三维重构研究针对集成成像重构过程中相邻元素图像以及相邻透镜间的光线串扰导致的三维重构降质失真现象,以人眼实际观看内容为切入点,提出基于人眼观看机理的三维重构质量改进方法。首先确定视场范围内不同观看位置光线的准确来源,计算元素图像显示面中实际进入人眼的光线分布,其次建立元素图像显示面映射到特定视点的视场模型。模型表明特定位置人眼的观看内容是对元素图像阵列像素信息按视点位置的3维参数经过“平移”和“缩放”两种变换叠加而成。最后利用视场模型设计针对特定位置人眼视场的最佳元素图像阵列,扩展视点范围,抑制邻近透镜光线串扰,提高视点抗抖动性。在重构分辨率不变的前提下,改善光场显示密度,提高视图的清晰度,增加光场信息量。实验表明本文算法本文算法消除了周期性串扰现象,扩大了观看视点数量,有效提高了边缘位置的观看效果,使得有效观看视角提高到传统算法的两倍。结构相似性值平均值大于0.88,解决了重构系统串扰光线过多的问题。