集成成像是一种光学结构简单,可以裸眼观看的真三维显示技术。其利用透镜阵列实现对三维场景的空间、角度采样,然后通过光学、计算机重建等方式,可以在显示系统一定深度范围内成清晰的三维再现像。但是目前由于视角、分辨率等因素的限制、集成成像仍停留在理论研究阶段,距离现实应用还有一段距离。为实现高质量集成成像图像阵列的实时采集,本文系统总结了集成成像国内外相关的研究现状,围绕2×2稀疏相机阵列采集系统,研究一种基于CPU-GPU异构计算系统的图像阵列实时生成方法,包括稀疏相机阵列的标定与校正、基于立体视觉的深度实时获取、基于DIBR技术的虚拟多视点阵列实时生成、以及基于多视点光线追迹的微单元图像阵列实时生成方法,具体研究内容如下:(1)研究了基于稀疏相机阵列的集成成像三维场景采集方法。首先研究稀疏相机阵列采集系统的标定与校正方法,基于张氏双目标定算法,将稀疏相机阵列分为左、右竖直相机对,分别对左、右竖直相机对进行组内立体标定,在此基础上以上方相机为基准,对左、右竖直相机对进行组间立体标定,将所有相机统一到同一个空间采集坐标系中,并利用标定结果对采集到的稀疏图像阵列进行校正。然后,研究基于立体视觉技术的深度获取技术,通过立体匹配计算稀疏图像阵列中相邻图像对之间的视差图,得到三维场景的深度信息。(2)研究了基于多视点生成的集成成像三维显示端参数匹配的问题。首先,利用立体视觉技术生成的稠密视差图与稀疏图像阵列,将虚拟多视点分为左上、右上、左下、右下四个不同区域,分别利用其临近相机视点图像,生成由任意深度、视角虚拟图像组成的虚拟多视点图像阵列。然后,利用多视点光线追迹方法,生成匹配任意显示设备,并可以在特定深度范围成清晰三维像的高质量微单元图像阵列。(3)研究一种基于CPU-GPU异构计算系统的图像阵列实时生成方法。在集成成像三维场景采集与显示端参数匹配模型的基础上,针对数字图像处理中像素间高并行性的特点,研究如何高效利用GPU的多线程运算能力,包括基于立体视觉的三维场景深度实时获取、基于DIBR技术的虚拟多视点图像阵列实时生成、基于多视点光线追迹的微单元图像阵列实时生成,提高微单元图像阵列的生成效率。