随着计算机视觉等领域研究的飞速发展,虚拟视点图像合成技术在电影和电视、医学诊断、交通安防等产业的国内生产总值(GDP)不断增加。虚拟视点图像合成技术是利用有限个分布于不同视点的相机对同一场景进行拍摄采样,将获取的两幅或多幅已知图像进行数字化处理,合成一幅新的虚拟视点图像,从而实现多角度、全方位的描述研究对象。通过对国内外的虚拟视点图像合成技术的研究发现,虚拟视点图像合成的精度和可移动范围等方面存在一些问题:一方面,基于三维重建的虚拟视点图像合成技术需要进行繁杂的相机标定,精确计算图像上所有点在空间中的三维坐标,任何一个错误的标定都会导致建模的失败,因此复杂度高,准确度低,灵活性差,实时性差;另一方面,一些传统的基于图像绘制的方法合成的虚拟视点图像不符合射影几何关系,存在严重的失真和畸变,Seitz提出的View morphing技术虽然解决了图像失真问题,但是虚拟视点移动范围局限在两个输入视点间直线上。本文主要针对虚拟视点图像合成精度和任意虚拟视点的可移动范围作了深入研究,在基于图像绘制的基础上,充分考虑各视点图像间的射影几何关系,提出了一种基于两视点的任意虚拟视点图像合成方法。通过对两输入视点进行合理布设,建立简化坐标系模型,根据射影几何学和极几何原理推导出空间中任意虚拟视点图像与两输入视点图像上对应点之间的几何关系;对各视点图像进行特征点提取、对应关系匹配、视图平行化、三角网格化、纹理粘贴、逆透视投影变换等处理,结合两输入视点与任意虚拟视点之间的位置比率参数,生成任意虚拟视点图像。既避免了繁杂的三维重建及相机强标定,又解决了传统View Morphing技术的虚拟视点移动范围局限问题。同时,利用线性插值对图像上颜色信息进行填充,消除虚拟视点图像因光照和遮挡引起的不自然现象。通过模拟仿真实验对本文方法合成的任意虚拟视点图像的误差范围进行估计,并将合成的虚拟视点图像与在该视点实际拍摄图像对比。实验结果表明,本文提出的基于两视点的任意虚拟视点图像合成方法仅利用虚拟视点与两输入视点间的位置比率参数就可以生成空间中没有不自然感的大范围任意移动的虚拟视点图像,即使输入视点图像无法完全平行化,本文方法依然合理有效。