集成成像技术作为一种真三维显示技术,自其被提出以来,由于其无需助视显示设备,观看无疲劳以及显示效果良好等诸多优点得到了人们的重视,其研究内容主要包含元素图像阵列的获取,显示图像的重构和在实际显示设备当中的应用,研究的方向主要集中在全光学集成成像,计算机辅助集成成像和计算机重构集成成像三个方面,其中计算机重构集成成像利用真实的微透镜阵列和CCD等光电器件来进行图像采集以获取立体元图像阵列,并在计算机中沿着光线传播的方向重构出基于深度或基于视点的重构图像,利用这一方法我们可以得到在理想条件下显示效果良好的重构图像。但是计算机重构集成成像技术仍然存在一定的缺点,其一,在采集过程中,用于虚拟视点图像重构的立体元图像阵列是通过真实的光电器件采集所得,在采集的过程当中必然会产生光线的串扰与重叠采集等问题从而使得采集所得的立体元子图像产生偏差;其二,在视点图像重构的过程当中,若使用传统的非周期提取像素的图像重构算法,当提取的像素超出了对应的立体元子图像的范围时,必定要舍弃该提取像素,从而降低了立体元阵列的利用效率和重构图像的显示范围。本文从采集与重构两个方面入手,提出了基于虚拟系统的集成成像图像重构算法,较为有效地解决了上述两个问题。首先,在立体元图像阵列的采集过程当中,本文借鉴了计算机辅助集成成像的采集原理,将计算机重构集成成像的采集从实际光学采集变为虚拟系统采集,利用maya软件搭建了虚拟采集系统,在该系统中使用虚拟相机通过调整焦距与光圈等参数来模拟实际的相机,并使用maya中自带的脚本语言mel来生成符合条件的虚拟相机采集阵列从而在虚拟系统中搭建三维模型用于拍摄。利用该系统生成的每一张立体元子图像都是相机阵列当中特定的相机拍摄所得,将立体元子图像进行拼接便可得到纯净的立体元图像阵列,利用该方法生成的立体元图像阵列不包含实际采集当中冗余光线对于立体元子图像的干扰,这对于进一步的研究至关重要,只有排除了冗余光线的干扰,才可以明确地判断出在重构过程当中视点图像产生的失真只是由像素的不正确匹配造成。在图像重构的过程中,本文基于搭建的虚拟采集系统进一步对传统的非周期像素提取图像重构算法进行了改进。在重构过程当中,当提取的像素超出所在立体元子图像范围时,不同于传统算法中舍弃当前提取像素,我们根据光线追踪原理在其他相邻立体元子图像当中寻找与之匹配的像素点。本文首先分析了像素失真的产生原理与匹配像素的寻找准则,将具有相同性质的失真点合并为失真块,然后分别利用不同的追踪路径寻找不同失真块的匹配块,将匹配块填补在重构图像产生失真的位置,从而扩大了重构图像的显示范围,提高了立体元图像阵列的使用率。本文进一步对比了两种方法的重构图像,计算了显示范围的提升率。实验结果表明,本文所提出的虚拟采集系统与改进后的基于视点的图像重构算法取得了良好的效果,提供了理想的采集环境,提升了重构图像的显示范围,在理论研究与实际重构方面都具有一定的意义。