裸眼3D技术的产业化应用为3D摄像机和3D照相机提供了图像监控措施,从而促进了3D拍摄技术的发展。裸眼3D技术与3D拍摄技术构成了相互配合、相互促进、相互成就的紧密关系。3D拍摄技术获得的3D视频是3D电影、3D电视等3D场景的重要载体,对3D显示设备的产业化研究具有重要意义。本文以3D拍摄过程中涉及的视频处理技术为背景,设计了一种基于3D图像传感器的3D视频采集、处理和显示的系统。3D图像传感器模仿人的双眼同步采集具有一定水平视差的左右格式立体对图像,从而获取3D视频。论文完成的研究工作如下:（1）根据人眼立体视觉形成原理,构建3D图像传感器。提出了3D图像传感器的构成方法,规划了双目3D图像传感器和四目3D图像传感器的视频输出格式。（2）研究3D视频处理系统的硬件系统结构,为后续逻辑算法的实现提供开发平台。系统需要采集的图像具有数据量大和传输速度快的特点,采用具有高速数据处理能力的FPGA作为系统的主控芯片,研究并实现了从图像采集、缓存到最后显示的各部分硬件电路。（3）从3D图像传感器的基本理论出发,设计3D视频处理系统的逻辑算法。重点研究3D图像传感器的同步控制和同步缓存,设计3D图像传感器同步配置、同步采集以及同步缓存的逻辑算法。设计四目合帧的图像拼接算法实现四目同帧格式的图像显示。设计像素重配逻辑算法实现左右格式立体对图像的列插值融合,获得良好的裸眼3D显示效果。经过实验验证,本文设计的3D视频处理系统能够稳定地输出四目同帧格式的左右立体对图像以及经过像素重配后的裸眼3D视觉图像,具有良好的立体显示效果,逻辑算法设计准确无误。3D视频处理技术是研制3D集成电路和3D微处理器的重要支撑技术,本文的研究结果对3D视频技术的相关IC设计具有重要的参考价值。