随着便携式拍摄设备,特别是智能手机的普及,拍摄照片以及后期对照片的美化处理已经成了人们生活中记录美好事物的一种普遍方式。且伴随着3D技术的广泛应用,例如3D电影和裸眼3D屏幕,研究3D图像处理技术的意义已经越来越重要。基于此,本文提出了一种基于3D重建的图像合成技术,该方法能够从便携式拍摄设备所获得的二维照片方便地恢复出图片的三维场景,并且使用了重建过程中得到的信息以及重建的结果来指导后期图像合成的工作,以加强合成图像的真实度。在获取三维场景的阶段,本文提出了一种基于图像分割和双目视觉的三维重建方法。提出了对于初始视差图中离散错误点的过滤的方法,用来提高视差图的准确度。提出了生成块面对应的拓扑图的方法。对于块面的合并过程,通过使用并查集降低了算法的复杂度。在处理图像合成时,考虑到人类对图片中的光线以及明暗变化的线索较为敏感,因此为了尽可能地提高图像合成的真实度,本文研究了光线照射一致性的问题,实现了从图片中估计光源方向的方法。由于现实所拍摄的图片往往较为复杂,单一的光源估计算法的适用性很有限。为了增强光源方向估计算法的适用性,本文提出了一种通过利用三维重建过程中得到的信息,在复杂图像中寻找有利于光源方向估计的局部简单图像区域的方法。然后以此局部区域作为光源方向估计算法的输入。在此过程中需要对图像进行分割,但是传统的图像分割算法往往会由于明暗的变化所造成图像像素RGB值发生了改变,而把事实上是同一种颜色的区域分割成了多个不同的区域。针对这个问题,本文提出了一种可以有效地减少由明暗变化所造成干扰的图像分割方法。接着,本文通过利用最小二乘法估算出了光源的大概位置,从而估计出对每个点的光源照射方向。最后,本文对算法进行了实验,给出了图像合成的实验结果。