从2D到3D,是数字视频系统的重要发展方向。在过去的十余年内,3D显示技术的发展取得了长足的进步,各种3D显示技术逐步成熟并竞相推出了市场产品。基于光栅和2D平板显示器耦合而成的自动立体显示技术,是现阶段性价比最高的裸视3D显示方式,它使得观看者能够摆脱3D眼镜的束缚,以自然地方式感知3D视觉内容,从而成为新一代三维电视系统的理想选择。相对于传统的助视双目立体显示方式,光栅式裸视3D显示方式要求在终端重建多个视点的视频,因此对3D视频的采集、表达、编码、传输等技术提出了更大的挑战。本文结合实验室自然三维电视关键技术和系统的研发,面向在3D终端重建多视点视频的需求,重点研究了三维电视内容的高效表达和编码技术。主要成果包括：(1)在综述和分析现有国际和国家3D视频编码相关标准和技术的基础上,提出了基于分层深度视频(LDV:Layered Depth Video)的自然三维电视系统架构,提出并实现了基于多相机采集视频的LDV生成算法、基于LDV的多视点虚拟视频重建算法,研究了LDV数据的特点以及对多视点重建视频质量的影响。实验结果表明,相对于单层深度视频,采用基于LDV的3D内容表达方案,可以有效补充遮挡信息,以较少的数据增量,显著减少多视点重建视频中的空洞区域,改善图像质量。(2)基于H.264标准做了修改和扩展,提出并实现了一个新的LDV编解码系统。将遮挡层的宏块分成边界宏块和非边界宏块两种类型,针对边界宏块提出了一系列新的编解码技术,包括宏块模式自适应选择、多项式拟合、解码端精确边界重建、环路滤波自适应控制等,并扩展标准语法支持新的编码工具。实验结果表明,相对于文献中已提出的LDV编码技术,本文提出的方案可以有效降低码率,并且以分层可伸缩的方式组织压缩码流,适合网络传输。