随着科技的飞速发展,三维显示技术也随之为越来越多的人所知晓,其应用也越来越广泛,包括影视娱乐,文物展览,医疗电子等领域,在各方各面影响着人类的生活。国外对三维显示技术的研究起步比较早,并且取得了许多的研究成果,国内对三维显示技术的研究虽然较国外起步晚,但是发展迅速。本文将光场的概念引入到了全息多平面成像技术中。一个四维光场包含了自然场景中的三维信息,本文用光场的采集过程替换全息图像的获取过程,从而可以获得三维物体的三维信息。在此基础上,将光场的概念引入到全息多平面三维成像技术中,通过对获得的光场信息进行场计算,从而保留了较为完整的三维场景的三维信息,并通过对应的光学系统进行三维重建,获得精确的重建光场。本文研究的基于光场计算的全息多平面三维成像技术不但能够显示高分辨率的图像,同时景深与视角范围都得到了极大的扩展。首先本文探讨了全息多平面成像的基本原理。主要在分数傅里叶变换的基础上研究了改进的GS算法,其基本思想是分别在全息面和成像面上施加振幅约束条件,从而让相位项进行不断的迭代并最终收敛到一个最优值。利用这个算法可以将全息图像成像在透镜后的任意位置,从而利用对应的分数傅里叶变换光学系统,可以实现多平面全息图的重建。这个算法是全息多平面三维成像技术的基础。然后本文介绍了光场的基本概念以及光场成像的基本原理,即光场可以用一个四维全光函数表示;同时对光场的参数化表征进行了简单的探讨。接着探讨了两种全息多平面三维成像技术,第一种是基于深度图的技术,其基本思想是依据观察角度以及深度信息计算得到多平面成像子图像,该技术算法结构简单,但系统较为复杂。第二种技术是基于光场计算的成像技术,该技术是用四维光场的采集来替换全息图像的采集,并将光场渲染得到多平面成像子图像的问题转换为求解一个非负线性最小二乘问题,可以通过迭代收敛的方法的实现求解。最后,本文搭建了全息多平面三维成像光学平台来验证基于光场计算的全息多平面三维成像技术的可行性。并在实现单色全息多平面三维成像的基础上实现了彩色全息多平面三维显示。