多通道曲面投影控制器及圖像轉換卡的製作方法
2024-04-01 00:30:05
專利名稱：多通道曲面投影控制器及圖像轉換卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種圖形圖像顯示領域的多圖像源顯示系統，特別是涉及一種將多個圖像源在平面或曲面屏上投影融合成為整體畫面的控制設備。
背景技術：
在飛行模擬訓練、作戰指揮、高級娛樂等應用中，逼真的大視場視景是創建沉浸感的主要手段之一。大視場視景系統往往是利用多個圖形生成器(簡寫為IG)配合多個投影系統實現每個IG生成一路圖像；多路圖像通道生成的圖像通過投影儀在平面或曲面投影屏上形成觀者所感知的整體圖像。
要將一個平面源圖像線性放大(不失真)到一個曲面上，必需通過曲面投影控制器進行圖像轉換——將源圖像變換成目標圖像，目標圖像經過投影儀投射到曲面上後，形成源圖像正常的放大效果。
目前，最接近的現有技術是一種專用的多通道控制器。這種多通道控制器使用個人計算機系統，在計算機的底板插槽上插有數量在一塊以上的圖像卡，每塊圖像卡的輸入端與一臺IG相連，每塊圖像卡的輸出端與一臺投影儀相連。這種多通道控制器所使用的圖像卡結構複雜，且對被投影面的形式有限定。
由此可見，上述現有的設備亟待加以改進。
有鑑於上述現有的設備無法提供結構簡單同時適應被投影面範圍廣的效果，本設計人基於豐富的實務經驗及專業知識，積極加以研究創新，經過不斷的研究、設計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本實用新型。
實用新型內容本實用新型所要解決的主要技術問題在於，克服現有設備存在的缺陷，而提供一種新型結構的多通道曲面投影控制器，使其能夠利用低價的普通投影儀構建大視場可視化顯示系統，配合專用的結構簡單、運算速度快的圖像卡，使各投影圖像能在非線性投影屏幕上融合為統一連續的整體大視場圖像。
本實用新型所要解決的主要技術問題還在於，克服現有圖像卡結構複雜且對被投影面的形式有限定的缺陷，而提供一種新型結構的圖像轉換卡，使其結構簡單並且運算速度快，在微機和WINDOWS作業系統的支持下，適應各種曲面屏幕投影的圖像轉換需要。
本實用新型解決其主要技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本實用新型提出的多通道曲面投影控制器，用於將多個源圖像轉換成同樣數量的目標圖像，這些目標圖像被同樣數量的投影儀投放到曲面屏幕上後，形成基於所有源圖像組成的對眼點視覺效果正確的一幅完整圖像。多通道曲面投影控制器基於使用WINDOWS作業系統的微型計算機系統，多通道曲面投影控制器的底板總線插槽上插有與源圖像相同數量的圖像轉換卡，每塊圖像轉換卡處理一路源圖像，這些圖像轉換卡的電路結構完全相同，所述圖像轉換卡由輸入電路、控制模塊、圖像處理模塊、輸出電路、存儲器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，通過底板連接插頭從多通道曲面投影控制器系統總線讀入圖像變換參數表並存儲在所述存儲器電路中，輸入電路的輸出連接存儲器電路和控制模塊；所述圖像處理模塊分別連接控制模塊、輸出電路的輸入端和存儲器控制接口，內部具有由晶片中DSP核中的硬體乘法器、累加器和寄存器組成的圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置信號，也向存儲器電路輸出時鐘信號；輸出電路由DVI(Digital VideoInterface數字視頻接口)輸出電路連接圖像輸出接口組成，圖像輸出接口連接投影儀；控制模塊在非實時工作時將參數表數據送入存儲器電路，在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像處理模塊；在實時工作時，控制模塊接收圖像處理模塊、圖像採集晶片和DVI輸出電路的信號，並向存儲器電路輸出控制信號。
本實用新型解決其主要技術問題還採用以下技術方案來實現。提供一種圖像轉換卡，用於將源圖像轉換成目標圖像，這種目標圖像被投影儀投放到曲面屏幕上後，形成對眼點視覺效果正確的圖像，所述圖像轉換卡具有與微型計算機主機底板上的插槽相匹配的底板連接插頭，還具有用於輸入圖像的圖像輸入接口和輸出目標圖像的圖像輸出接口；所述圖像轉換卡由輸入電路、控制模塊、圖像處理模塊、輸出電路、存儲器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，通過底板連接插頭從系統總線讀入圖像變換參數表並存儲在所述存儲器電路中，輸入電路的輸出連接存儲器電路和控制模塊；所述圖像處理模塊分別連接控制模塊、輸出電路的輸入端和存儲器控制接口，內部具有由晶片中DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器組成圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲器電路輸出時鐘；輸出電路由DVI輸出電路連接圖像輸出接口組成，圖像輸出接口連接投影儀；控制模塊在非實時工作時將參數表數據送入存儲器電路，在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像處理模塊；在實時工作時，控制模塊接收圖像處理模塊、圖像採集晶片和DVI輸出電路的信號，並向存儲器電路輸出控制信號。
本實用新型解決其技術問題還可以採用以下技術措施來進一步實現。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的存儲器電路由存儲器控制接口通過內部數據地址總線連接存儲器構成；存儲器控制接口由存儲器控制模塊通過內部數據總線和內部地址總線連接存儲器接口構成；存儲器具有兩個功能周期輪轉的存儲區，在當前周期，其中一個存儲區用於圖像轉換工作，同時另一個存儲區用於接收源圖像數據並輸出處理好的目標圖像數據，下一周期，兩個存儲區功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環連接時鐘晶片；時鐘晶片向存儲器提供工作時鐘；配置晶片通過串行總線連接可編程邏輯門陣列晶片。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數據輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像採集晶片、系統總線接口晶片和FIFO(先入先出存儲器)組成，圖像採集晶片通過圖像輸入接口輸入源圖像，經過A/D轉換，輸出的紅、綠、藍三分色數據和像素時鐘輸出到FIFO中；系統總線接口晶片通過底板連接插頭從計算機系統讀取圖像變換參數表和計算機總線的控制命令，其輸出的參數表和圖像處理、圖像輸出控制數據連接控制模塊，其輸出的圖像採集控制命令連接圖像採集晶片；FIFO連接存儲器控制接口。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的控制模塊由圖像模式控制模塊(29)、數據選擇模塊和存儲器選擇模塊組成；數據選擇模塊在非實時工作時將系統總線接口送來的參數表數據送入存儲器接口；數據選擇模塊在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像模式控制模塊；數據選擇模塊是由比較器和計數器組成，輸入電路傳來的數據與比較器中的數據比較如果數據為AAH，則讀入下兩個字節的內容，取出參數表的表項大小，裝入計數器，順序地將其後的參數表內容交給存儲器接口模塊，這些參數表數據將不再通過比較器；如果數據是FFH則將後面的控制信息，根據最高三位地址裝入圖像模式控制模塊的系列寄存器中；存儲器選擇模塊接收圖像處理模塊的圖像處理完標誌和存儲器控制模塊的圖像採集完標誌，向存儲器接口輸出控制信號，控制存儲器的兩個存儲區交替使用；存儲器選擇模塊由與門和開關電路組成；存儲器選擇模塊接收來自圖像採集模塊的一幅圖像存放完畢標誌、圖像處理模塊的一幅圖像計算完畢標誌、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標誌，當三個信號都為真時，與門的輸出信號將對各模塊與存儲器接口前的開關電路組取反。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的圖像處理模塊由圖像處理器和圖像輸出緩衝組成；圖像處理器讀取所述存儲器中存放的圖像變換參數表和源圖像數據，利用FPGA晶片中的DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器，將參數表中的係數與源圖像中各目標象素點的R、B、G值相乘後累加，再用參數表中的修正值修改上述累加值，得到各點新的R、G、B值，圖像處理器的計算結果通過圖像輸出緩衝輸出到輸出電路中；圖像處理器和圖像輸出緩衝分別連接圖像模式控制模塊。
前述的圖像轉換卡，其中所述的存儲器電路由存儲器控制接口通過內部數據地址總線連接存儲器構成；存儲器控制接口由存儲器控制模塊通過內部數據總線和內部地址總線連接存儲器接口構成；存儲器具有兩個功能周期輪轉的存儲區，在當前周期，其中一個存儲區用於圖像轉換工作，同時另一個存儲區用於接收源圖像數據並輸出處理好的目標圖像數據，下一周期，兩個存儲區功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環連接時鐘晶片；時鐘晶片向存儲器提供工作時鐘；配置晶片通過串行總線連接可編程邏輯門陣列晶片。
前述的圖像轉換卡，其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數據輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像採集晶片、系統總線接口晶片和先入先出存儲器FIFO組成，圖像採集晶片通過圖像輸入接口輸入源圖像，經過A/D轉換，輸出的紅、綠、藍三分色數據和像素時鐘輸出到FIFO中；系統總線接口晶片通過底板連接插頭從計算機系統讀取圖像變換參數表和計算機總線的控制命令，其輸出的參數表和圖像處理、圖像輸出控制數據連接控制模塊，其輸出的圖像採集控制命令連接圖像採集晶片；FIFO連接存儲器控制接口。
前述的圖像轉換卡，其中所述的控制模塊由圖像模式控制模塊、數據選擇模塊和存儲器選擇模塊組成；數據選擇模塊在非實時工作時將系統總線接口送來的參數表數據送入存儲器接口；數據選擇模塊在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像模式控制模塊；數據選擇模塊是由比較器和計數器組成，輸入電路傳來的數據與比較器中的數據比較如果數據為AAH，則讀入下兩個字節的內容，取出參數表的表項大小，裝入計數器，順序地將其後的參數表內容交給存儲器接口模塊，這些參數表數據將不再通過比較器；如果數據是FFH則將後面的控制信息，根據最高三位地址裝入圖像模式控制模塊的系列寄存器中；存儲器選擇模塊接收圖像處理模塊的圖像處理完標誌和存儲器控制模塊的圖像採集完標誌，向存儲器接口輸出控制信號，控制存儲器的兩個存儲區交替使用；存儲器選擇模塊由與門和開關電路組成；存儲器選擇模塊接收來自圖像採集模塊的一幅圖像存放完畢標誌、圖像處理模塊的一幅圖像計算完畢標誌、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標誌，當三個信號都為真時，與門的輸出信號將對各模塊與存儲器接口前的開關電路組取反。
前述的圖像轉換卡，其中所述的圖像處理模塊由圖像處理器和圖像輸出緩衝組成；圖像處理器讀取所述存儲器中存放的圖像變換參數表和源圖像數據，利用FPGA晶片中的DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器，將參數表中的係數與源圖像中各目標象素點的R、B、G值相乘後累加，再用參數表中的修正值修改上述累加值，得到各點新的R、G、B值，圖像處理器的計算結果通過圖像輸出緩衝輸出到輸出電路中；圖像處理器和圖像輸出緩衝分別連接圖像模式控制模塊。
前述的多通道曲面投影控制器或圖像轉換卡，其中所述的FIFO、存儲器控制接口、控制模塊、圖像處理模塊和鎖相環是利用一塊可編程邏輯門陣列晶片生成的。
本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本實用新型多通道曲面投影控制器及圖像轉換卡採用預先計算投影系統的幾何關係後，從系統程序中讀取圖像變換參數表並存儲在圖像轉換卡的存儲器電路中，作為圖像變換的計算基礎；圖像轉換卡的主要電路利用FPGA生成，使得圖像轉換卡的結構簡單可靠，並使整個控制器具有極高的、滿足實時要求的圖像數據處理速度。各自包含多塊圖像轉換卡的多臺控制器可聯合工作，生成逼真大視場的工作變得比較簡單了。
綜上所述，本實用新型多通道曲面投影控制器，其在技術發展空間有限的領域中，不論在結構上或功能上皆有較大的改進，且在技術上有較大的進步，並產生了好用及實用的效果，而確實具有增進的功效，從而更加適於實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。
圖1是多通道投影大視場系統布局圖。
圖2是本實用新型在大視場投影系統中的應用示意圖。
圖3是本實用新型的專用圖像轉換卡電路原理框圖。
圖4是本實用新型的圖像輸入電路及存儲器電路原理框圖。
圖5是本實用新型的圖像處理模塊及輸出電路原理框圖。
圖6是本實用新型的控制模塊原理框圖。
圖7是本實用新型的數據選擇模塊電路原理框圖。
圖8是本實用新型的存儲器選擇模塊電路原理框圖。
其中1.控制器 2.IG 3.投影屏幕4.投影儀 5.網絡交換器 6.圖像轉換卡7.網卡 8.圖像輸入接口 9.底板連接插頭10.圖像輸出接口11.圖像採集晶片12.FPGA13.FIFO14.存儲器控制接口 141.存儲器控制模塊142.存儲器接 15.圖像處理模塊151.圖像處理器152.輸出緩衝 16.控制模塊17.DVI輸出晶片18.系統總線接口20.存儲器 21.鎖相環22.時鐘晶片23.配置晶片28.存儲器選擇模塊281.與門 282.開關電路 29.圖像模式控制模塊45.數據選擇模塊451.比較器 452.計數器具體實施方式
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的多通道曲面投影控制器其具體實施方式
、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1所示，應用本實用新型的大視場視景系統布局圖包括投影屏幕3及多個IG2、控制器1、多個投影儀4。各投影儀分配一定的屏幕覆蓋範圍，各投影儀投影光錐保持一定的重合，以便各投影圖像在屏幕上最終形成無縫連續的整體景象。聯網的多個IG2是圖像源，IG2輸出的源圖像用於實時生成觀察者眼點圖像。
本實用新型多通道曲面投影控制器1，其主要包括WINDOWS作業系統和通用工業控制計算機系統硬體，以及插在底板總線PCI插槽中的圖像轉換卡6。請參閱圖2所示每臺多通道曲面投影控制器1中至少有一塊圖像轉換卡6，每一塊圖像轉換卡6的圖像輸入接口8連接一臺圖形生成器2，每一塊圖像轉換卡6的圖像輸出接口10連接一臺投影儀4。各臺多通道曲面投影控制器1可獨立運行，也可通過網卡7連接進區域網方便遠程調試，所有圖形生成器2通過網絡交換器5聯網。所有投影儀4的圖像輸出到投影屏幕3，構成一幅在觀察者眼點處完整的、無失真的大視場圖像。
請參閱圖3所示，本實用新型多通道曲面投影控制器1，其專用圖像轉換卡6由輸入電路、輸出電路、控制模塊、圖像處理模塊、存儲器電路和輔助電路所組成。其中，FIFO(先入先出存儲器)13、存儲器控制接口14、圖像處理模塊15、控制模塊16和鎖相環21在一塊EP1Sxx型可編程邏輯門陣列(FPGA)電路內部生成。
在輸入電路中，數據輸入電路的系統總線接口(PCI橋晶片)18通過圖像轉換卡6上的底板連接插頭9，接收來自多通道曲面投影控制器1上的PCI總線的控制命令及參數表，它選用CY7C09449型集成電路；圖像輸入電路的圖像採集晶片11通過圖像輸入接口8，將輸入的圖像轉換成數字信息，它選用AD9887A型集成電路；FIFO13作為實時圖像送入存儲器電路時的緩衝，PCI橋晶片18通過I2C總線與圖像採集晶片11連接；PCI橋晶片18的數據線連接控制模塊16；圖像採集晶片11輸出的R、G、B分色數字信息通過它的數據線連接FIFO13；FIFO13的輸出連接存儲器電路中的存儲器控制接口14。
控制模塊16分別與圖像採集晶片11、DVI輸出17、圖像處理模塊15和存儲器控制接口14連接；圖像處理模塊15的數據地址總線連接存儲器接口142，圖像處理模塊15通過數據線與輸出電路17連接。
輸出電路中的DVI輸出晶片17，使用SII164型集成電路。輸出電路的輸出埠是圖像轉換卡6的圖像輸出接口10。
在輔助電路中，鎖相環21通過倍頻PCI總線取出的33時鐘，產生控制卡的工作時鐘。CY2305型時鐘晶片22通過時鐘線分別連接鎖相環21和SD存儲器20。鎖相環21採用公知技術。FPGA的配置晶片23採用EPC4型集成電路，通過串行總線與FPGA晶片連接。計算機上電時，通過配置晶片23利用PS配置方式對FPGA晶片12進行配置，配置完成後FPGA晶片12開始工作。
請參閱圖4所示，在FPGA中開闢六個FIFO13，分別對應圖像採集晶片11的六路48根數據線。R、G、B分別為8位數據。FIFO13分兩組分別存儲RGB數據，以圖像採集晶片11輸出的象素時鐘為時鐘，數據控制為控制。
在存儲器電路中，使用兩組存儲器20交替存放RGB圖像數據，使用一組存儲器20存儲圖像變換參數表。存儲器控制接口14由存儲器控制模塊141和存儲器接口142組成。存儲器控制模塊141給存儲器20提供地址，並向控制模塊16中的存儲器選擇模塊28輸出自身的狀態，由存儲器選擇模塊28控制，通過存儲器接口142交替存取存儲器20中的數據。存儲器選擇模塊28還接收圖像採集晶片11的信號。
請參閱圖5所示，圖像處理模塊15由圖像處理器151和圖像輸出緩衝152組成；圖像處理器151讀取所述存儲器20中存放的圖像變換參數表和源圖像數據，利用FPGA晶片中的DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器，將參數表中的係數與源圖像中各目標象素點的R、B、G值相乘後累加，再用參數表中的修正值修改上述累加值，得到各點新的R、G、B值，通過圖像輸出緩衝152輸出到圖像卡的輸出電路17中。圖像處理器151通過數據地址總線連接存儲器接口142。控制模塊16中的圖像模式控制模塊29向圖像處理器151和圖像輸出緩衝152輸出圖像模式控制。
請參閱圖6所示，控制模塊16由圖像模式控制模塊29、數據選擇模塊45和存儲器選擇模塊28組成。再請同時參閱圖7所示，數據選擇模塊是由比較器和計數器組成，輸入電路傳來的數據與比較器中的數據比較如果數據為AAH，則讀入下兩個字節的內容，取出參數表的表項大小，裝入計數器，順序地將其後的參數表內容交給存儲器接口模塊，這些參數表數據將不再通過比較器；如果數據是FFH則將後面的控制信息，根據最高三位地址裝入圖像模式控制模塊29的系列寄存器中，圖像模式控制模塊29的控制線連接圖像處理模塊15，控制輸出圖像的數據格式。再請同時參閱圖8所示，存儲器選擇模塊28的與門281接收圖像處理模塊15的一幅圖像計算完標誌、圖像採集模塊(11)的一幅圖像存放完標誌、DVI輸出17的一幀圖像輸出將完標誌，並根據這三個標誌，控制開關電路282，使兩組存儲器20交替使用。
前述的FIFO13、存儲器控制模塊141、存儲器接口142、輸出緩衝152、鎖相環21使用公知技術。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，特別是在集成電路工業高速發展的當今，將幾種集成電路的功能集成在一塊集成電路中已經成為很平常的事，能實現同一種功能的集成電路也有多種型號，但凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改(例如使用主要功能相同而型號不同的集成電路)、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種多通道曲面投影控制器，用於將多個模擬或數字源圖像轉換成同樣數量的目標圖像，這些目標圖像被同樣數量的投影儀投放到曲面屏幕上後，形成基於所有源圖像組成的對眼點視覺效果正確的一幅完整圖像，所述多通道曲面投影控制器基於使用WINDOWS作業系統的微型計算機系統，多通道曲面投影控制器的底板總線插槽上插有與源圖像相同數量的圖像轉換卡(6)，每塊圖像卡處理一幅源圖像，其特徵在於這些圖像轉換卡(6)的電路結構完全相同，所述圖像轉換卡(6)由輸入電路、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)、輸出電路、存儲器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭(9)和圖像接口(8)，通過底板連接插頭(9)從多通道曲面投影控制器系統總線讀入圖像變換參數表並存儲在所述存儲器電路中，輸入電路的輸出連接存儲器電路和控制模塊(16)；所述圖像處理模塊(15)分別連接控制模塊(16)、輸出電路的輸入端和存儲器控制接口(14)，內部具有由晶片中DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器組成的圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲器電路輸出時鐘；輸出電路由DVI輸出電路(17)連接圖像輸出接口(10)組成，圖像輸出接口(10)連接投影儀；控制模塊(16)在非實時工作時將參數表數據送入存儲器電路，在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像處理模塊(15)；在實時工作時，控制模塊(16)接收圖像處理模塊(15)、圖像採集晶片(11)和DVI輸出電路(17)的信號，並向存儲器電路輸出控制信號。
2.根據權利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特徵在於其中所述的存儲器電路由存儲器控制接口(14)通過內部數據地址總線連接存儲器(20)構成；存儲器控制接口(14)由存儲器控制模塊(141)通過內部數據總線和內部地址總線連接存儲器接口(142)構成；存儲器(20)具有兩個功能周期輪轉的存儲區，在當前周期，其中一個存儲區用於圖像轉換工作，同時另一個存儲區用於接收源圖像數據並輸出處理好的目標圖像數據，下一周期，兩個存儲區功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(21)連接時鐘晶片(22)；時鐘晶片(22)向存儲器(20)提供工作時鐘；配置晶片(23)通過串行總線連接可編程邏輯門陣列(12)晶片。
3.根據權利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特徵在於其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數據輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像採集晶片(11)、系統總線接口(18)晶片和FIFO(13)組成，圖像採集晶片(11)通過圖像輸入接口(8)輸入源圖像，經過A/D轉換，輸出的紅、綠、藍三分色數據和像素時鐘輸出到FIFO(13)中；系統總線接口(18)晶片通過底板連接插頭(9)從計算機系統讀取圖像變換參數表和計算機總線的控制命令，其輸出的參數表和圖像處理、圖像輸出控制數據連接控制模塊(16)，其輸出的圖像採集控制命令連接圖像採集晶片(11)；FIFO(13)連接存儲器控制接口(14)。
4.根據權利要求1或3所述的多通道曲面投影控制器，其特徵在於其中所述的控制模塊(16)由圖像模式控制模塊(29)、數據選擇模塊(45)和存儲器選擇模塊(28)組成；數據選擇模塊(45)在非實時工作時將系統總線接口(18)送來的參數表數據送入存儲器接口(142)；數據選擇模塊(45)在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像模式控制模塊(29)；數據選擇模塊(45)是由比較器(451)和計數器(452)組成，輸入電路傳來的數據與比較器(451)中的數據比較如果數據為AAH，則讀入下兩個字節的內容，取出參數表的表項大小，裝入計數器，順序地將其後的參數表內容交給存儲器接口模塊(142)，這些參數表數據將不再通過比較器(451)；如果數據是FFH則將後面的控制信息，根據最高三位地址裝入圖像模式控制模塊(29)的系列寄存器中；存儲器選擇模塊(28)接收圖像處理模塊(15)的圖像處理完標誌和存儲器控制模塊(141)的圖像採集完標誌，向存儲器接口(142)輸出控制信號，控制存儲器(20)的兩個存儲區交替使用；存儲器選擇模塊(28)由與門(281)和開關電路(282)組成；存儲器選擇模塊(28)接收來自圖像採集模塊(11)的一幅圖像存放完畢標誌、圖像處理模塊的一幅圖像計算完畢標誌、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標誌，當三個信號都為真時，與門(281)的輸出信號將對各模塊與存儲器接口前的開關電路(282)組取反。
5.根據權利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特徵在於其中所述的圖像處理模塊(15)由圖像處理器(151)和圖像輸出緩衝(152)組成；圖像處理器(151)讀取所述存儲器(20)中存放的圖像變換參數表和源圖像數據，利用FPGA晶片中的DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器，將參數表中的係數與源圖像中各目標象素點的R、B、G值相乘後累加，再用參數表中的修正值修改上述累加值，得到各點新的R、G、B值，圖像處理器(151)的計算結果通過圖像輸出緩衝(152)輸出到輸出電路中；圖像處理器(151)和圖像輸出緩衝(152)分別連接圖像模式控制模塊(29)。
6.一種圖像轉換卡，用於將源圖像轉換成目標圖像，這種目標圖像被投影儀投放到曲面屏幕上後，形成對眼點視覺效果正確的圖像，所述圖像轉換卡具有與微型計算機主機底板上的插槽相匹配的底板連接插頭(9)，還具有用於輸入圖像的圖像接口(8)和輸出目標圖像的圖像輸出接口(10)，其特徵在於由輸入電路、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)、輸出電路、存儲器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭(9)和圖像接口(8)，通過底板連接插頭(9)從系統總線讀入圖像變換參數表並存儲在所述存儲器電路中，輸入電路的輸出連接存儲器電路和控制模塊(16)；所述圖像處理模塊(15)分別連接控制模塊(16)、輸出電路的輸入端和存儲器控制接口(14)，內部具有由晶片中DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器組成圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲器電路輸出時鐘；輸出電路由DVI輸出電路(17)連接圖像輸出接口(10)組成，圖像輸出接口(10)連接投影儀；控制模塊(16)在非實時工作時將參數表數據送入存儲器電路，在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像處理模塊(15)；在實時工作時，控制模塊(16)接收圖像處理模塊(15)、圖像採集晶片(11)和DVI輸出電路(17)的信號，並向存儲器電路輸出控制信號。
7.根據權利要求6所述的圖像轉換卡，其特徵在於其中所述的存儲器電路由存儲器控制接口(14)通過內部數據地址總線連接存儲器(20)構成；存儲器控制接口(14)由存儲器控制模塊(141)通過內部數據總線和內部地址總線連接存儲器接口(142)構成；存儲器(20)具有兩個功能周期輪轉的存儲區，在當前周期，其中一個存儲區用於圖像轉換工作，同時另一個存儲區用於接收源圖像數據並輸出處理好的目標圖像數據，下一周期，兩個存儲區功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(21)連接時鐘晶片(22)；時鐘晶片(22)向存儲器(20)提供工作時鐘；配置晶片(23)通過串行總線連接可編程邏輯門陣列(12)晶片。
8.根據權利要求6所述的圖像轉換卡，其特徵在於其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數據輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像採集晶片(11)、系統總線接口(18)晶片和先入先出存儲器FIFO(13)組成，圖像採集晶片(11)通過圖像輸入接口(8)輸入源圖像，經過A/D轉換，輸出的紅、綠、藍三分色數據和像素時鐘輸出到FIFO(13)中；系統總線接口(18)晶片通過底板連接插頭(9)從計算機系統讀取圖像變換參數表和計算機總線的控制命令，其輸出的參數表和圖像處理、圖像輸出控制數據連接控制模塊(16)，其輸出的圖像採集控制命令連接圖像採集晶片(11)；FIFO(13)連接存儲器控制接口(14)。
9.根據權利要求6或8所述的圖像轉換卡，其特徵在於其中所述的控制模塊(16)由圖像模式控制模塊(29)、數據選擇模塊(45)和存儲器選擇模塊(28)組成；數據選擇模塊(45)在非實時工作時將系統總線接口(18)送來的參數表數據送入存儲器接口(142)；數據選擇模塊(45)在實時工作時將圖像處理、圖像輸出控制數據傳送給圖像模式控制模塊(29)；數據選擇模塊(45)是由比較器(451)和計數器(452)組成，輸入電路傳來的數據與比較器(451)中的數據比較如果數據為AAH，則讀入下兩個字節的內容，取出參數表的表項大小，裝入計數器，順序地將其後的參數表內容交給存儲器接口模塊(142)，這些參數表數據將不再通過比較器(451)；如果數據是FFH則將後面的控制信息，根據最高三位地址裝入圖像模式控制模塊(29)的系列寄存器中；存儲器選擇模塊(28)接收圖像處理模塊(15)的圖像處理完標誌和存儲器控制模塊(141)的圖像採集完標誌，向存儲器接口(142)輸出控制信號，控制存儲器(20)的兩個存儲區交替使用；存儲器選擇模塊(28)由與門(281)和開關電路(282)組成；存儲器選擇模塊(28)接收來自圖像採集模塊(11)的一幅圖像存放完畢標誌、圖像處理模塊的一幅圖像計算完畢標誌、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標誌，當三個信號都為真時，與門(281)的輸出信號將對各模塊與存儲器接口前的開關電路(282)組取反。
10.根據權利要求6所述的圖像轉換卡，其特徵在於其中所述的圖像處理模塊(15)由圖像處理器(151)和圖像輸出緩衝(152)組成；圖像處理器(151)讀取所述存儲器(20)中存放的圖像變換參數表和源圖像數據，利用FPGA晶片中的DSP核中的硬體乘法器和累加器和寄存器，將參數表中的係數與源圖像中各目標象素點的R、B、G值相乘後累加，再用參數表中的修正值修改上述累加值，得到各點新的R、G、B值，圖像處理器(151)的計算結果通過圖像輸出緩衝(152)輸出到圖像卡的輸出電路中；圖像處理器(151)和圖像輸出緩衝(152)分別連接圖像模式控制模塊(29)。
11.根據權利要求6至8中任一權利要求所述的FIFO(13)、存儲器控制接口(14)、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)和鎖相環(21)是利用一塊可編程邏輯門陣列晶片生成的。
專利摘要一種多通道曲面投影控制器及圖像轉換卡，用於在大視場投影系統中將源圖像轉換成目標圖像，以便投影儀投放到曲面屏幕上。控制器基於使用WINDOWS作業系統的微機系統，控制器插槽上插有圖像轉換卡，圖像轉換卡由輸入電路、圖像處理模塊、輸出電路、存儲器電路，控制模塊和輔助電路組成；輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，其輸出連接存儲器電路和控制模塊；控制模塊連接圖像處理模塊、圖像採集、輸出電路和存儲器電路；圖像處理模塊分別連接輸出電路的輸入端和存儲器電路；輸出電路的輸出端連接投影儀；FIFO、存儲器控制接口、圖像處理模塊、控制模塊和鎖相環在一塊FPGA內部生成，結構簡單、價格低、速度快，使用方便靈活。
文檔編號G06F3/00GK2746442SQ20042009313
公開日2005年12月14日 申請日期2004年9月8日 優先權日2004年9月8日
發明者蘇颺, 符長明 申請人:四川華控圖形科技有限公司