自从惠斯登在1833年提出了双眼视差形成立体视觉的学说以来，人们对立体成像技术已经进行了大量的研究和实验，采用各种不同的立体显示和立体摄影技术，先后制作出了立体图片、立体电影以及立体电视等，使其在科研、军事、精密测量、广告艺术以及日常生活中的应用越来越广泛。多年来人们一直探索实现一种大幅面的，不用佩戴任何眼镜的自由立体显示技术，本文基于光学/数字图像处理技术对无视差信息的平面图像立体化以及立体摄影技术进行了深入的研究。主要的研究工作有： 1、概述了在立体显示与立体摄影方面的历史与发展状况，详细介绍了现有的立体显示方法以及立体摄影技术，并对几种立体显示方法的优缺点进行了比较。同时还对大脑处理立体视觉信息的机制、双眼视差产生立体视觉的原理以及影响人类立体视觉的生理和心理因素进行了详细的论述。 2、详细阐述了柱镜光栅实现图像立体显示的原理，以及利用传统光学和计算机合成立体图像的方法。在此基础上提出了一种将无视差信息的平面图像通过分层、复制、生成位错序列，以及在每幅图像中抽取相应位置上1/N宽度的条纹进行编码，来实现平面图像立体显示的方法，并通过实验验证了这种平面图像立体化编码方法的可行性。 3、通过理论和实验研究了不同大小的位错值对平面图像立体化显示效果的影响。 4、采用像素分割的方法，根据光栅的栅距和编码图像幅数将图像的分辨率设置为n×N/b/mm，在本文中我们取n=1，使每一个像素的宽度恰好等于抽样条纹的宽度，从而避免了由于像素分割不均而使条纹宽度与光栅栅距不匹配造成立体效果的降低。 5、在大量的实验过程中总结出了一套根据观察莫尔条纹将光栅与编码图像条纹配准的有效方法。 6、讨论了单相机拍摄立体图像时确定立体窗口的两种会聚方法，基于平移物镜会聚的方法提出了使用单相机在平行导轨上水平移动拍摄立体图像，然后在图像合成时根据人眼的视觉习惯计算p0=e/k来确定立体窗口位置的方法，并推导出相应的相对视差公式，分析了应用该方法拍摄立体图像时的纵向深度放大系数、横向宽度放大系数以及立体图像显示的形变系数。由该方法制作的立体图像在z=kf处观察时，不论摄影基线取值是否有误差，景物的影像都不会产生形变。