近些年来,三维集成成像和显示技术已成为人们的研究热点。传统的集成成像技术由于微透镜阵列的使用使得获取的元素图像分辨率较低,对元素图像阵列进行重建和显示时也不能得到清晰的效果。而若在图像采集时存在遮挡物将目标物的部分区域遮挡住时,由于遮挡物的影响,重建的目标物图像上会叠加上不聚焦的遮挡物信息,会进一步降低重建目标物的分辨率。为了克服由遮挡造成的重建目标分辨率低的问题,本文提出了三维集成成像中除遮挡的技术。为了实现基于离轴分布式集成成像结构的三维立体显示,本文提出一种基于离轴深度提取的光学显示方法。本文在第二章提出一种在传统三维集成成像中基于均值漂移图像分割算法去除遮挡的技术,其主要步骤如下：首先通过传统三维集成成像中的图像采集技术获取元素图像阵列,并将元素图像阵列转变为子图像阵列；然后使用基于均值漂移图像分割的立体匹配算法对子图像阵列中相邻的子图像进行立体匹配,进而获得子图像的视差图,根据视差图标记子图像上的遮挡物：之后使用基于立体匹配的像素填补技术来恢复子图像中丢失的目标物信息；最后将已恢复的子图像阵列转变为元素图像阵列并进行计算机重建即可获得遮挡被去除的比较完整的目标物切片图像。本文在第三章提出一种在三维合成孔径集成成像中基于均值漂移的立体匹配算法和稀疏表达的图像修补算法的除遮挡技术,此技术的主要步骤如下：首先通过三维合成孔径集成成像中的图像采集技术获得元素图像；然后结合块匹配方法和均值漂移图像分割算法来求取元素图像的视差图,通过视差图标记遮挡物的位置；之后通过块的稀疏性和稀疏表达的元素图像恢复技术修补元素图像中丢失的目标物信息；最后通过计算机重建即可获得比较完整的目标物切片图像。本文在第四章提出一种基于离轴分布图像感知的三维集成成像显示技术,此技术的主要步骤为：首先通过离轴分布图像感知获取元素图像,然后基于轮廓测定法提取与第一幅元素图像对应的深度图和3D物体彩色合成图像,根据三维集成成像的几何光学原理将深度图和合成彩色图像映射为元素图像阵列,最后通过三维集成成像计算机重建和光学显示可以获取分辨率更高的重建图像并将3D物体显示在自由空间中。实验结果表明本文提出的在集成成像系统中的除遮挡技术能有效提高重建目标物的分辨率；本文提出的基于离轴分布图像感知的三维集成成像显示技术能够克服传统集成成像系统中获取的3D场景分辨率低的问题,并且能在一定程度上克服传统集成成像中元素图像采集时3D物体与相机间的距离受限的问题。