三维影像能够提供给观众身临其境的视觉体验,三维电视(3DTV)系统是传统二维电视系统的变革方向,自由立体显示技术的发展为3DTV系统的普及提供了可能性,各种高级信号处理算法则为3DTV系统奠定了基(?)研究高效的3DTV系统具有重要的理论、现实和经济意义。当前实用的3DTV系统一般采用视频加深度的场景表示方法,一个显著特点是包含多视点视频流。论文一方面围绕3DTV系统的编码问题,研究提高压缩效率、绘制虚拟视点的方法;另一方面从视频解码的实时性出发,研究运动补偿的硬件设计。编码方法、图像处理构成了3DTV系统的算法基础,硬件加速则为3DTV系统实现提供了积极的借鉴意义。论文取得的创新性成果包括:(1)提出一种多视点加深度的编码方法,在时间域上采用层次化B帧的预测结构、在空间域上利用视点变换来编码多个视点。该方法将视点分成主视点和辅视点,采用图像渲染技术来合成辅视点的预测图像;编码并传输视点的遮挡信息,以在解码端获得高质量的重建图像;可根据主、辅视点在空间域上相关性的强弱,解耦主视点深度图周期和图像组长度,耦合主视点深度图周期和辅视点图像组长度,以充分挖掘时空域上的相关性。该编码方法可扩展至二维排列的视点阵列,在保证重建图像质量的同时可获得更高的压缩性能。(2)提出一种深度辅助样本匹配算法,以修复视点内部的空洞。采用提出算法的视点变换流程包括深度图形态学处理、图像渲染和空洞修复。在预处理阶段,采用膨胀处理深度图像,以抑制变换视点中的物体分裂;在后处理阶段,通过制定优先级确定修复顺序,采用块匹配搜索空洞纹理,在匹配代价函数中加入深度信息,通过纹理相似性和深度一致性确定最佳匹配块,根据视频采样的特点采用亮度优先的修复策略。采用本算法得到的目标视点具有几何保真、结构保持、深度区分方面的优越性,能够为预测编码提供有效的参考图像。(3)提出一种串并混合的运动补偿亮度插值结构和三级递归色度插值结构,通过在垂直方向串行处理输入整数像素点以优化数据流;提出一种多参考图像管理的算法和硬件结构,以较小的代价加速了解码器的运动补偿流程。