自然三维电视(3DTV)可以让观看者从多个角度感受到其立体效果,所以电视接收端必须提供多路视频来实现多个角度的立体感知。目前的电视带宽还不能满足同时传输多路视频,因此只有在视频解码之后渲染新的视点才能实现多个左右眼对的匹配以满足多角度的立体感受。基于深度的图像渲染(DIBR)由于其简单及可靠性而被认为是渲染自然三维电视虚拟视点的主要方法。基于深度的图像渲染能够利用一副彩色图及其对应的深度图像来渲染任意视点的二维图像,但是其渲染图像质量并不理想,存在大量暴露区域,我们称之为“空洞”,传统的减少空洞的方法是平滑深度图像,并且最后利用图像修复算法处理剩余暴露区域。平滑深度图像会引入图像形变及几何扭曲,图像修复算法一般都比较复杂,而且不能产生更加自然真实的纹理信息。本论文从不预处理深度图、获取更加真实的虚拟视点图像出发,深入研究分析了DIBR存在的问题,提出了一种不预处理深度图像的双向的DIBR算法和一种基于运动矢量在参考视点图像序列中搜索真实纹理修复空洞区域的单向的DIBR算法。(1)双向DIBR:利用左右参考视点的彩色图像及其对应深度图像渲染并合成虚拟视点图像。本方法的创新在于：提出了一种一个像素投射四个坐标位置(One Pixel to Four Dot, OPFD)算法来解决3DWarping的重叠及重采样问题,该算法在不引入图像几何失真的基础上极大的减少了暴漏区域；最后在图像融合的过程中提出了分区域融合消除虚拟视点图像边缘伪影算法及其简化算法。本方法由于其未引入图像几何失真且融合算法有效,渲染出的虚拟视点图像质量理想。(2)单向DIBR:利用一幅参考试点的彩色图像及其深度图像来渲染任意虚拟视点图像。本方法首先利用OPFD算法来解决重叠与重采样问题；其次从参考视点图像中寻找虚拟视点暴露区域背景边缘的精确匹配坐标点；最后利用视频编码过程产生的运动矢量在参考视点视频图像序列中搜索最佳的纹理像素并水平填充暴露区域。提出的方法由于其直接采用真实的纹理像素填充暴露区域,其图像质量真实理想。论文最后总结了该领域尚待解决的问题以及下一步的研究重点。