本发明公开了一种获取非关键帧深度图像的方法以及2D视频立体化方法，属于图像处理领域。所述发明包括获取2D视频中非关键帧相对于关键帧的运动向量，便于根据关键帧的深度图像获取非关键帧的初始深度图像，进而代入测地距离对该初始深度图像进行平滑滤波处理，最终得到处理后的优化深度图像。本发明通过使用上述方法，可以提高现有技术中获取到的深度图像中过于依赖运动估计向量，导致运动向量具有较大误差时令深度图像准确性下降的缺陷，同时提高2D视频立体化的质量。