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近年来,裸眼3D显示技术已逐渐走进大众视野。然而,现阶段大多数裸眼3D显示设备还存在着分辨率不够高、视角范围较小、实时性不够好等缺陷。这些缺陷严重制约了裸眼3D显示产品的普及。为解决上述问题,本论文对实时超高清裸眼3D显示的关键技术进行了探讨,重点研究了基于DIBR的多视点视图绘制和实时超高清裸眼3D显示系统设计,从而为裸眼3D显示技术的应用提供支撑。论文首先介绍了裸眼3D显示的基本原理,并详细介绍了本文所采用的柱状透镜裸眼3D显示技术。在此基础之上,对基于深度图像绘制(depth-image-based rendering,DIBR)的多视点视图绘制进行了研究,提出了对称shift-sensor摄像机设置,并给出了多视点视图绘制的硬件架构。接着,设计了一种适用于FPGA平台的实时超高清裸眼3D显示系统的硬件架构,给出了系统以及各个子模块的硬件实现方案,并对其进行了仿真。最后,对仿真得到的立体图像的质量进行了评价。论文的主要研究成果包括:(1)发现对V+D格式视频进行分辨率转换时,采用简单的列复制方法反而比复杂的插值方法得到的图像质量更好。由于列复制方法极为简单,这一发现简化了硬件的实现,同时也保证了图像的质量。(2)提出了对称shift-sensor摄像机设置,并根据这种设置给出了适合于多视点视图绘制的三维图像变换方程组,简化了三维图像变换的实现。(3)分析了多视点视图绘制中三维图像变换、空洞填充、像素拷贝等模块处理左、右视图的不同之处,给出了基于DIBR的多视点视图绘制算法。该算法能够尽可能的减少左、右视图绘制的差异,从而尽可能地简化硬件实现;在此基础上,给出了多视点视图绘制的硬件实现。(4)设计了一种基于DIBR的实时超高清裸眼3D显示系统的FPGA架构。该架构采用了行级流水线技术,无需DDR内存颗粒就能完成相应的功能,从而简化了硬件实现的复杂性。(5)提出了一种立体图像质量主观评价方法;该方法可以用来确定较佳的系统参数设置。本论文力求在研究方法与思路上有所创新,研究成果将为裸眼3D显示技术的应用提供具有实用价值的新方法。