景深渲染(DOF)作为计算摄影学的重要分支,有着广泛的应用。景深渲染在三维游戏和虚拟现实可以模拟人的视野来感知场景,提升游戏的真实感,保证用户的沉浸感。拍出更好的图片效果是计算摄影学的主要目标,景深渲染的应用使得用户不需要昂贵的设备和复杂的操作就可以获得极具艺术感的图片。然而,在以往的景深渲染方法的研究中,由于计算代价过大,往往无法实时地获取准确的渲染结果,并且会出现颜色泄漏和边缘不连续的问题。为此,本文研究了一种精确景深渲染的方法,缓解了颜色泄漏和边缘不连续的问题。除此之外,本文还提出了叠加均值滤波核进行圆形散景效果渲染的方法,该方法同样适合于多边形散景效果渲染。最后,实现了景深渲染系统。本文的主要工作如下:(1)研究了基于积分图像的精确景深渲染方法。直接计算景深渲染结果的方法需要遍历图像的每个像素,非常耗时。将滤波核进行舍入处理虽然提高了程序的运行效率,但是降低了渲染结果的准确性,容易造成图像边缘不连续和强度泄漏的问题。针对这些情况我们使用面积计算的方法精确计算景深渲染所需的滤波核。为了提高算法的效率,还引入了积分图像参与计算。经过数据测试,基于积分图像的精确景深渲染方法不仅保证的景深渲染结果的真实性,并且运行效率基本上达到了实时的结果。(2)研究了模拟圆形散景效果的景深渲染算法。该算法实现了圆形景深效果的有效渲染。本文将景深渲染的任务建模为使用空间变化的圆形滤波核进行图像滤波的问题。为了避免计算量非常大的直接计算,本文使用多个不同角度的方形滤波核叠加来模拟圆形滤波核。同时,为了避免颜色泄漏和边缘不连续的问题,在计算空间变化的滤波核,即混淆圆(CoC)的半径时,该算法精确地计算了每个方形滤波核的大小,然后将不同方形滤波核处理之后的景深渲染结果整合,进而得到圆形散景效果。实验结果表明,本文提出的方法可以产生逼真的圆形散景效果,并可以实时地进行景深渲染。(3)基于以上算法设计并实现了一个基于双目视觉的景深渲染系统,该系统可以通过双目摄像机获得的左右视图求出其视差图,并根据左图和视差图进行景深渲染。图像可以在不同位置进行重对焦,并可以分别在对焦区域之外实现方形和圆形的散景效果。系统运行测试表明该景深渲染系统界面友好,功能正确,且实现了实时的景深渲染,验证了本文所提出方法的可用性。