目前,虚拟现实技术蓬勃发展,其应用也越来越广泛,在军事、教育、娱乐、医疗等领域发挥着越来越重要的作用。作为虚拟现实技术的基础,立体显示技术也越来越成熟。其利用人的左右眼视差特性,让用户左右眼分别看到所投影的左右眼图像,然后左右眼图像在人大脑中融合成立体图像。在传统的立体投影系统中,不同位置的用户所看到立体画面是相同,原因在于他们看到的系统都是基于同一视点渲染的图像。实际上,由于用户视角的不同,左右眼图像所融合成的立体虚像会产生形状和位置的变化。本文研究对象是其中的基于投影仪与大屏幕的立体投影显示系统,研究基于移动视点的立体投影显示技术,探索从用户观察的角度实时渲染场景图像,让用户可以通过移动位置从不同的角度观察虚拟和物体,以便更符合人类观察世界的方式,产生更好的真实感体验。另外,在立体投影系统中,与平面屏幕相比,曲面屏幕的立体投影能够提供更广的视角和更好、更舒适的沉浸感。但是,曲面屏幕的立体投影也会带来一系列问题,如由于屏幕形状的影响,造成投影的虚拟物体发生变形与位移等。为此,本文研究提出了一种在曲面屏幕上的针对移动视点的立体渲染和投影方法,可以为用户提供更加舒适的立体体验和更强的沉浸感、真实感。本文通过实时追踪用户相对于屏幕的位置和姿态,对虚拟场景进行渲染并投影,从而允许用户在观看的同时可以在虚拟场景中走动探索,从不同的位置和角度观察虚拟场景,大大提高了用户的参与感。为解决曲面屏幕上基于移动视点立体渲染和投影中虚像漂移、抖动、变形等一系列问题,本文还提出了视差动态调整方法和用户观感优化方案,以使得投影的虚拟图像更为真实。归纳的,本文的主要工作和贡献概括如下:1)将基于移动视点的立体渲染及投影技术扩展到曲面屏幕(如弧幕、球幕等)上。主要针对用户视点与曲面屏幕复杂的相对关系而引起的立体虚像变形和位移等问题,本文提出了视差动态调整方法:根据曲面屏幕形状及用户与屏幕的相对位置,动态映射调整所投影虚拟场景的视差,即对立体渲染后的左右眼图像进行后处理,以保证用户在虚拟场景中走动时始终看到舒适、正确的立体虚像,更具沉浸感和真实感体验。2)组织了用户测试,发现了基于移动视点的立体投影中存在的普遍性问题:在用户移动过程中存在虚像的漂移和上下抖动问题。经过测试分析,发现该类问题产生的原因在于:大部分基于移动视点的立体投影中忽略了头部姿态与眼球运动对用户接收立体图像的影响。本文详细分析了用户头部姿态与眼球运动对用户所观察到立体虚像的影响,并通过跟踪用户头部姿态与总结眼球运动规律,较好地解决了虚像的左右漂移和上下抖动问题。3)为支持弧幕、球幕等曲面屏幕上基于移动视点的立体投影,还设计并实现了易于操作的多投影拼接与校正系统,为立体投影实时渲染提供有效的投影和校正参数。该系统可以在弧形屏幕、球形屏幕等常见的曲面屏幕上完成多个投影仪的投影拼接和校正,从而为用户提供广视角、高分辨率的观影体验。上述技术在虚拟射击影院系统、虚拟消防演练系统以及虚拟网球训练系统中得到应用和验证。