在科学研究、仿真训练、游戏娱乐等方面我们经常需要显示三维图象。由于计算机屏幕是二维平面,我们从计算机屏幕上所见的只是用二维表示的三维图象。同时,围绕平面显示器,基于计算机图形学和数字图象处理技术得到广泛应用。但是这些三维图象缺乏物理深度,且不能同时由多人从多个不同角度去观察同一场景。基于此,本文研究了一种新型的立体显示技术-真三维立体显示技术。文中首先详细分析了体素的各种属性后,提出了一种TVF的真三维数据格式,对现有一些三维数据格式与TVF格式之间的转换进行了分析和实现,并在最后的仿真系统中进行了验证。然后,在对真三维立体显示系统的成像原理进行分类和分析的基础上,定量分析了有关成像过程,并在此基础上,对成像过程中的死区问题进行了深入探讨。其中重点分析了静态体成像过程中的死区问题。本文的研究重点是真三维立体显示系统的图象引擎设计。不仅提出了真三维图象引擎的系统构成,并就其中的体素激活技术,设计了有针对性的MC算法,获得了真三维立体场景的等值面。在此基础上,在借鉴二维显示技术的光线投影算法的基础上,结合TVF文件格式,提出一种新的体素预处理算法―发散式立体光线投影法(Radiate Volume Ray Projecting: RVRP)。该算法重点解决了图象引擎设计中的体素预处理问题,大大降低了真三维立体显示系统中的所需要激活的体素量,提高了整个真三维立体显示的速度,从而有效提高了真三维立体显示效果。当三维数据经过RVRP算法处理后,能够降低激活的体素数量,但是在体素激活的过程中,体素激活的顺序也会极大影响真三维立体显示效果。因此,本文对该过程进行了充分的数学分析,将该问题最终转换为传统的TSP(Traveling Salesman Problem:旅行商)问题,这是一个典型的NP-Hard问题。因此,本文研究了如何获得体素激活顺序的近似解。文中结合了体素激活的特征,提出了一种解决思路―“嵌套分块,路径优化,旋转扫描”。在嵌套分块中,提出了基于递归算法的循环嵌套分块算法(Recursive Nested Dividing Arithmetic : RNDA),可以根据不同的体素分布情况,快速有效地进行体素分块,降低每个分块中的体素激活量,从而降低了体素优化过程的计算量,并在基本遗传算法的基础上对其做了路径优化,使得该TSP问题最终可获得近似解。最后分析了立体显示技术中的自动立体三维显示技术的成像原理,即基于立体光栅成像法的显示技术和基于凸透镜成像法的显示技术。其中重点分析了自动立体三维显示器的多视组合算法,并作了软件和硬件方面的优化。在此基础上设计和开发了一套演示系统和二套飞行仿真程序,对本文中的部分研究内容和算法进行了验证。