随着多媒体技术的发展，任意视点视频(Free Viewpoint Video)技术让用户通过交互的方式从任意角度选择和操作具有真实视觉感的三维立体多媒体视频，从而得到不同角度的三维立体逼真场景。任意视点视频系统是目前研究的热点并且是未来多媒体技术发展的必然趋势。任意视点视频系统中虚拟视点产生的技术分为基于三维模型重建绘制(MBR, Model Based Rendering)的系统和基于图像绘制(IBR, Image-based Rendering)的系统。基于图像空间绘制的技术主要有基于光线空间(Ray-Space)的方法、基于深度信息(Depth Image Based)的方法和基于视差的方法。基于深度信息的虚拟视点绘制包括摄像机标定、坐标映射、遮挡处理和空洞融合等关键绘制技术。在虚拟视点绘制方法中，参考视点图像的深度信息是影响虚拟视点图像质量的主要因素，因此本文研究了基于图像滤波的深度图预处理技术，及其与虚拟视点的图像质量之间的关系。在虚拟视点绘制技术的坐标映射中，由于传统的映射算法计算时需要保存临时结果图像及深度图，并且经过两次遍历最终合成目标图像，因此计算量大而且需要额外的存储空间，从而使得绘制计算效率低下。为了提高计算效率，本文提出一种改进的基于深度信息的虚拟视点绘制算法的优化算法，本算法采用映射标志矩阵的方法解决了传统算法耗时以及空间开销较大的问题。实验表明，优化算法节省了计算时间，并且没有降低图像的PSNR值。改进后的优化算法由于节省内存，更加适于采用GPU并行计算技术提高算法的加速性能，从而缩短算法的计算时间，提高虚拟视点绘制算法的计算效率。为了显著提高算法的计算速度，本文研究了GPU线程划分策略、CPU和GPU之间数据的异步传输、内存访问策略等基于GPU的加速优化关键技术，设计和实现了基于GPU的虚拟视点绘制并行优化算法，通过实验表明，新的并行算法显著提高了计算效率。在上述研究内容的基础上，本文研究了虚拟视点绘制技术中的立体视差求取算法和立体显示原理。最终实现了一套具有基本交互绘制功能的任意视点绘制系统，本系统具有立体图像及视频采集、立体视差求取、摄像机标定、深度图预处理、读取图像序列和视频序列、摄像机参数配置、任意虚拟视点生成、立体显示以及GPU加速算法绘制等功能。本系统集成虚拟视点绘制技术的基本算法，可应用于任意视点视频系统研究的实验教学平台，对进一步研究实用任意视点视频系统，以及研究基于GPU并行优化加速的绘制技术具有指导意义。