增强现实技术（Augmented Reality，AR）致力于将虚拟物体以接近真实的形态叠加到现实场景上，以增强用户对现实世界的感受。该技术在用户直接感知真实场景的基础上，借助计算机图形图像和可视化技术产生虚拟对象，并通过注册技术将虚拟对象准确“放置”在真实场景中，然后借助显示设备呈现给用户一个感官效果真实的虚实融合环境。沉浸感是增强现实的主要特征之一，传统的2D显示技术不能满足增强现实中虚实场景融合以及人机交互的沉浸感，而直接将双目立体显示技术应用于增强现实又会产生诸如标定过程复杂、宽基线等一系列问题。单目立体视图重构技术将原有的2D图像转换为可以用于立体显示的3D图像，是解决此问题的有效途径。本文对增强现实单目立体视图重构技术中的深度信息提取，立体视图重构以及基于深度信息的AR虚实遮挡三个方面进行了深入研究。本文主要工作及创新点如下：1．针对浅景深图像中平滑前景区域深度提取误差大的问题，提出了一种基于多尺度小波线索的可同时面向单幅浅景深图像和广角图像的深度图提取算法。该算法首次采用像素点分类思想对深度值进行修正，不仅解决了浅景深图像中平滑前景区域深度提取误差大的问题，而且适用于广角2D图像深度提取。算法首先提出多尺度自适应小波分析法提取深度信息得到深度图，然后结合区域生长与边缘分割对深度图进行优化。同时提出的还有用以加速计算的快速zerocount法以及多尺度加速法。2．针对传统DIBR空洞填补技术计算时间复杂度高的问题，提出了一种无空洞填补的DIBR方法。算法基于像素点插值思想，从空洞成因入手，对导致空洞产生的传统三维变换算法进行改进以简化传统DIBR计算流程，从而满足高分辨率图像实时处理要求。该方法首先采用深度膨胀算法对深度预处理，然后提出基于动态逆向插值的3D-WARPING算法直接生成虚拟视点图像，从而省去了空洞填补时间消耗。3．针对传统AR虚实遮挡系统实时性低，使用限制多的问题，使用Kinect设备，设计并实现了一个基于Kinect的增强现实虚实遮挡系统。首次将Kinect捕获的深度信息应用到传统基于模型的增强现实虚实遮挡方案的关键环节中，将传统虚实遮挡问题简化为虚拟现实遮挡问题，提升了实时性与虚实遮挡效果。核心思想是将真实场景与虚拟场景信息融合统一到世界坐标系后使用计算机图形技术进行虚实遮挡显示。为此提出基于场景深度图的三维场景重建算法，同时采用深度信息辅助的头部跟踪算法获取视点位姿。此外还提出了Kinect深度图预处理算法以提高深度图质量。实验证明，本文提出的基于多尺度小波分析的深度提取算法获得的图像深度会更准确，而且前景和背景深度一致性会更好，同时加速优化算法可满足标清视频实时处理要求。而针对立体视图重构所提出的无空洞填补DIBR算法相比传统DIBR方法，该方法重构的虚拟视点图像主观视觉质量更高，同时计算速度达到高清实时处理要求。最后本文提出的基于Kinect的增强现实虚实遮挡系统具备很高的虚实遮挡精度与实时性，且相对低廉的平台价格使其具备很好的应用前景。