一種多信源拼接顯示系統和顯示屏縫間像差的消除方法
2023-04-24 20:04:36
一種多信源拼接顯示系統和顯示屏縫間像差的消除方法
【專利摘要】本發明公開了一種多信源拼接顯示系統和顯示屏縫間像差的消除方法。多信源拼接顯示系統包括同步主機、複數個顯示單元，顯示單元包括從機和由從機驅動的顯示屏，從機通過網線與同步主機連接，同步主機通過網線發送同步信號，協調所有從機的播放進度，顯示單元包括圖像處理單元，圖像處理單元的輸入端接從機，輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道；相鄰的圖像處理單元互聯，圖像處理單元對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行疊加，實現圖像的邊緣融合。本發明通過在電路硬體上產生圖像過渡帶,使其相互融合,可以在視覺上有效消除縫間像差，實現運動圖像的縫間無像差顯示。
【專利說明】一種多信源拼接顯示系統和顯示屏縫間像差的消除方法
[【技術領域】]
[0001] 本發明涉及多信源拼接顯示屏，尤其涉及一種多信源拼接顯示系統和顯示屏縫間 像差的消除方法。
[【背景技術】]
[0002] 隨著拼接顯示屏的發展，對超高解析度圖像的信源有了進一步的需求，單獨的播 放器已經無法解碼、播放和傳輸這種超高解析度的圖像，隨之普及的是分布式演播系統，該 系統將一套圖像分成不同區塊，在多臺播放器上分別解碼播放，同時驅動拼接顯示器的相 應區域，這種將一幅圖像分割成多個信號源進行顯示的，稱之為多信源拼接系統。圖1是多 信源拼接系統示意框圖，其播放的同步機制來自於網絡連接，由一臺主機通過網線發送同 步信號，協調所有從機的播放進度，這裡的從機可以是不同的電腦，或同一臺電腦的不同顯 示接口，運行於各自的圖像解碼顯示線程。
[0003] 但實際的分布式演播系統中，同步是難以完全解決的問題，在靜態或畫面變化緩 慢時，各從機間尚能同步顯示；但圖像處於快速移動時，在各從機間就會出現微小的、暫時 性的圖像錯位，即像差，其實質是各圖像內容出現了時間上的不同步。像差的原因是由於在 硬體上各顯示接口的視頻時序上的獨立性，以及從機在軟體上圖像解碼線程的獨立性，它 們共同造成了圖像到達顯示屏時間上的不同步，尤其在高速圖像解碼過程中，丟幀現象實 屬平常，工作於多任務作業系統平臺的從機間，無法完全消除這種不同步現象，並且該現象 是隨著畫面內容的變化隨機出現，無法預測和控制。
[0004] 這種運動圖像產生的縫間像差，在投影融合系統中不會產生任何視覺影響，因為 相鄰2臺投影機發出的圖像光束在水平方向上會設計重合約四分之一畫面，這段重合的圖 像區域，在光學上會相互融合，當這個區域的圖像亮度變化設計為互補時，2個圖像就會平 滑地連接到一起，縫間像差自然消失。圖2顯示了投影拼接系統消除縫間像差的消除原理. [0005] 但是對於點陣發光的拼接顯示系統，如LED、IXD顯示系統，由於不存在光學空間 融合條件，相鄰顯示裝置的像差就會呈現出來，嚴重影響著拼接顯示屏的品質。
[
【發明內容】
]
[0006] 本發明要解決的技術問題在點陣發光的拼接顯示系統中，如LED、LCD拼接顯示系 統中，提供一種多信源拼接顯示屏縫間像差的消除方法。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種多信源拼接顯示系統，包 括同步主機、複數個顯示單元，顯示單元包括從機和由從機驅動的顯示屏，所述的從機通過 網線與同步主機連接，同步主機通過網線發送同步信號，協調所有從機的播放進度，顯示單 元包括圖像處理單元，圖像處理單元的輸入端接從機，輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏 輸送數據的通道；相鄰的圖像處理單元互聯，圖像處理單元對接收到的相鄰通道的過渡帶 信號與本通道的過渡帶信號進行疊加，實現圖像的邊緣融合。
[0008] 以上所述的多信源拼接顯示系統，複數個顯示單元的顯示屏左右拼接，圖像處理 單元包括幀存儲器和邏輯控制模塊；邏輯控制模塊的輸入端接從機，輸出端接顯示屏，構成 從機至顯示屏輸送數據的通道；幀存儲器接邏輯控制模塊，緩存輸入的圖像；相鄰顯示單 元的邏輯控制模塊互聯，將本通道的過渡帶信號傳送到相鄰通道的邏輯控制模塊；邏輯控 制模塊對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行疊加，實現圖像的邊 緣融合；邏輯控制模塊包括存儲控制器，輸入時序邏輯控制器，輸出同步邏輯控制器，過渡 帶發生器，延時電路和圖像融合器；存儲控制器控制幀存儲器的讀、寫和刷新；輸入時序邏 輯控制器依據輸入的圖像數據和同步信號，產生將圖像寫入幀存儲器所需的時序信號；輸 出同步邏輯控制器根據輸入的同步信號，產生讀取幀存儲器圖像數據所需的時序信號，並 將從幀存儲器獲取的圖像數據傳送給過渡帶發生器；過渡帶發生器在制定的過渡帶位置， 對圖像的亮度進行漸變平滑；圖像融合器對已產生過渡帶與相鄰圖像的邊緣進行融合和疊 加。
[0009] -種權利要求上述的多信源拼接顯示系統顯示屏縫間像差的消除方法，各圖像處 理單元對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行疊加，進行邊緣融 合，消除因為畫面時序和內容的不同步造成的像差。
[0010] 以上所述的顯示屏縫間像差的消除方法，複數個顯示單元的顯示屏左右拼接，圖 像處理單元包括幀存儲器和邏輯控制模塊；邏輯控制模塊的輸入端接從機，輸出端接顯示 屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道；幀存儲器接邏輯控制模塊，緩存輸入的圖像；相鄰 顯示單元的邏輯控制模塊互聯，將本通道的過渡帶信號傳送到相鄰的邏輯控制模塊；邏輯 控制模塊包括存儲控制器，輸入時序邏輯控制器，輸出同步邏輯控制器，過渡帶發生器，延 時電路和圖像融合器；邏輯控制模塊包括以下處理步驟：
[0011] 401)輸入時序邏輯控制器依據輸入的同步信號，產生將圖像寫入幀存儲器所需的 時序信號，由存儲控制器將輸入的圖像緩存到幀存儲器中；
[0012] 402)輸出同步邏輯控制器根據輸入的同步信號，產生讀取幀存儲器圖像數據所需 的時序信號，並將從幀存儲器獲取的圖像數據傳送給過渡帶發生器；
[0013] 403)過渡帶發生器在設定的過渡帶位置，對圖像的亮度進行漸變平滑，形成過渡 帶；本通道的過渡帶信號傳輸給相鄰通道的邏輯控制模塊；
[0014] 404)圖像融合器對本通道圖像邊緣的過渡帶與相鄰通道的過渡帶進行融合處 理；
[0015] 405)將邊緣融合後的圖像輸出。
[0016] 以上所述的顯示屏縫間像差的消除方法，在步驟401中，輸入時序邏輯器的同步 信號來源於本通道的視頻輸入信號。
[0017] 以上所述的顯示屏縫間像差的消除方法，在步驟402中，所述輸入的同步信號源 自於左通道輸出同步邏輯控制器的輸出信號，並經本通道延時電路延時；最左邊第一通道 的輸出同步邏輯控制器的同步信號來自該通道邏輯控制模塊的視頻輸入信號；在步驟403 中，將取自本通道幀存儲器的圖像數據，在過渡帶發生器中進行漸變處理，在圖像的左側 和/或右側產生過渡帶；過渡帶發生器採用以水平位置為參數的矢量乘法器，對圖像數據 進行加權，產生邊緣漸變效果；本通道產生的過渡帶數據發送到相鄰通道，為圖像融合做準 備；在步驟404中，圖像融合器中的線性加法器對本通道圖像的過渡帶數據與鄰近通道發 送過來的過渡帶數據進行疊加，實現過渡帶融合。
[0018] 以上所述的顯示屏縫間像差的消除方法，在步驟402中延時電路對圖像數據進行 延時，實現本通道的過渡帶信號與相鄰通道發送過來的過渡帶信號在時間上彼此對齊，對 齊後直接進行疊加，實現過渡帶相互融合，圖像左側融合後的過渡帶保留右半部分，圖像右 側融合後的過渡帶保留左半部分。
[0019] 以上所述的顯示屏縫間像差的消除方法，邏輯控制模塊輸出圖像行同步信號的延 時時間與步驟402中延時電路對圖像數據延時的延時時間相同。。
[0020] 本發明提供一種基於硬體的，針對圖像信號源內容進行處理的，消除多信源拼接 屏運動圖像縫間像差的方法，在電路硬體上產生圖像過渡帶，使其相互融合，達到與投影 拼接系統光學空間融合的相同效果，可以在視覺上有效消除縫間像差，實現運動圖像的縫 間無像差顯示。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0021] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0022] 圖1是現有技術多信源拼接顯示系統的原理框圖。
[0023] 圖2是現有技術投影融合系統示意圖。
[0024] 圖3是本發明實施例多信源拼接顯示系統的原理框圖。
[0025] 圖4是本發明實施例多信源拼接顯示系統的相鄰信源邊緣融合的硬體原理框圖。
[0026] 圖5是本發明實施例多信源拼接顯示系統邏輯控制模塊的原理框圖。
[0027] 圖6是本發明實施例多信源拼接顯示系統過渡帶時序關係示意圖。
[【具體實施方式】]
[0028] 本發明的基本構思是，將相鄰信源的信號預先進行邊緣融合，消除因為畫面時序 和內容的不同步造成的像差。相鄰信源在接縫處的像差，經過融合，得以空間擴散，像差被 均勻分散到一個相對寬的範圍中，以消除人眼對接縫處突變的、相鄰像素間的像差的敏感。 相同原理的融合效果已經在大量使用的投影拼接融合系統中得以驗證，不同的是投影系統 採用的空間光學邊緣融合，本發明採用的是針對信號內容進行的邊緣融合，適合於點陣發 光的拼接顯示系統中。
[0029] 如圖3所示，本發明實施例的多信源拼接顯示系統包括同步主機、多個顯示單元， 每個顯示單元包括一個從機和由從機驅動的顯示屏，多個顯示單元的顯示屏左右拼接。從 機通過網線與同步主機連接，同步主機通過網線發送同步信號，協調所有從機的播放進度。 這裡所說的從機可以是不同的電腦，也可以同一臺電腦的不同顯示接口，運行於各自的圖 像解碼顯示線程。
[0030] 顯示單元還包括圖像處理單元，圖像處理單元包括幀存儲器和邏輯控制模塊。邏 輯控制模塊的輸入端接從機，輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道。幀存儲 器接邏輯控制模塊，緩存輸入的圖像；相鄰顯示單元的邏輯控制模塊互聯，將本通道的過渡 帶信號傳送到相鄰的邏輯控制模塊；邏輯控制模塊對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本 通道的過渡帶信號進行加權疊加，實現圖像的邊緣融合。
[0031] 本實施例的具體實現方法，結合圖3至圖5的硬體框圖予以說明：
[0032] 1.每路圖像處理單元包括幀存儲器和邏輯控制單元，幀存儲器由DDR2存儲晶片 組成。如圖5所示，邏輯控制單元用FPGA可編程晶片實現，其包含DDR2控制器，輸入時序 邏輯器，輸出同步邏輯器，左、右過渡帶發生器，延時電路和圖像融合器。
[0033] 2. DDR2控制器控制DDR2存儲晶片的讀、寫和刷新，因為圖像是24位R、G、B數據， DDR2數據總線寬度為48位，3片16位的DDR2晶片可以工作於2倍圖像數據的速度，DDR2 控制器底層邏輯採用FPGA設計工具提供的IP模塊，速度可以支持到1080P模式下的實時 讀與寫。
[0034] 3.輸入時序邏輯控制器依據輸入的圖像數據和同步信號，產生將圖像寫入DDR2 所需的時序信號，輸入時序邏輯器的同步基準來源於本通道輸入的信號。
[0035] 4.輸出同步邏輯控制器根據外部統一的同步信號，產生讀取DDR2圖像數據所需 的時序信號，這個統一的同步信號源自於左通道輸出同步邏輯控制器的輸出信號，並經本 通道延時電路延時；最左邊第一通道的輸出同步邏輯控制器的同步信號來自本通道邏輯控 制模塊的輸入信號。延時器將來自前級左通道的同步信號延時，這樣本通道輸出的視頻信 號時序，將會與前級的視頻信號有一個指定的延時，目的是將本通道的左側過渡帶和前級 通道的右側過渡帶在時間上對齊；延時器的延時時間TD等於圖像水平有效時間減去過渡 帶寬度的時間。
[0036] 由於是統一的同步，所以各條通道的輸出信號保持同步，包括行/場同步信號，數 據有效信號和時鐘信號，為後續的圖像融合提供條件。
[0037] 5.過渡帶發生器在設定的過渡帶位置，對圖像的亮度進行漸變平滑，將取自左、右 通道幀存儲器的R、G、B三色圖像數據，在過渡帶發生器中，分別進行漸變處理，產生過渡 帶。左側的圖像在右邊緣位置，右側圖像在左邊緣位置，過渡帶發生器中採用以水平位置為 參數的矢量乘法器，對圖像數據進行加權，產生邊緣漸變效果。
[0038] 如本通道是第一通道，則只對圖像的右側產生過渡帶；如本通道是最末端通道，則 只對圖像的左側產生過渡帶；其他中間通道的圖像需要同時做左側和右側的過渡帶，左側 的圖像在右邊緣位置，右側圖像在左邊緣位置，硬體上採用以水平位置為參數的矢量乘法 器，對圖像數據進行加權，即可產生邊緣漸變效果。產生過渡帶的視頻信號分別傳送到相鄰 的前級通道和後級通道，做邊緣融合處理；
[0039] 6.對各通道的圖像進行時序同步化處理：這是圖像點對點融合的前提，方法是對 輸入圖像進行緩存，在輸入時序邏輯控制器的控制下，存入幀存儲器，然後由輸出同步邏 輯控制器以統一的時序輸出，這樣，來自不同顯卡的異步圖像都能保持時序上的同步。為實 現過渡帶的對齊，前後級之間加入了延時器。
[0040] 7.左右圖像邊緣融合：分別取自本通道和相鄰通道的圖像數據，產生過渡帶後， 本通道的過渡帶與相鄰通道的過渡帶自動對齊，採用圖像融合器中的線性加法器對兩個圖 像對齊的進行疊加。這樣左右兩個圖像相鄰的過渡帶就會彼此融合，即使輸入的圖像存在 內容上的不同步，也將會被融合成一幅完整的畫面，融合後，像差錯位擴散到整個融合帶 中，人眼無法察覺，消除了由於信源不同步造成的拼接顯示屏接縫間運動圖像的像差現象， 實現了圖像內容同步的目的。
[0041] 以圖3所示的三通道系統為例，圖5顯示了過渡帶之間的時序關係。由於輸入-1 位於左側的第一通道，其過渡帶僅需在圖像的右側產生，輸入-2是中間通道，它的過渡帶 需發生在圖像的左、右兩側，通道3是右側最末端通道，其過渡帶僅需在圖像的最左側。
[0042] 以輸入-1為基準，對第2通道的輸出時序進行時間為TD的延遲，使得第1通道的 右過渡帶和第2通道的左過渡帶，在時間上彼此對齊，並以第2通道為基準，對第3通道做 相同TD的時間延時，同理第2通道的右過渡帶與第3通道的左過渡帶在時間上也得以對 齊，時間上對齊後的信號可以直接進行疊加，這樣接縫處的圖像數據被相互融合，融合後的 圖像消除了原先的像差，輸出-1保留過渡帶的左半部分輸出，輸出-2保留過渡帶的右半部 分輸出。
[0043] 由於融合輸出_2和融合輸出-3圖像數據已經有了時間TD的延時，所以行同步輸 出-2和行同步輸出_3也要做相同TD時間的延時，才能使圖像保持正常。
[0044] 三路融合後的信號分別驅動相鄰的拼接顯示屏，由於融合帶中的圖像在接縫處彼 此融合，所以拼接顯示屏接縫處的左、右圖像不會有人眼可以察覺得到的像差。
【權利要求】
1. 一種多信源拼接顯示系統，包括同步主機、複數個顯示單元，顯示單元包括從機和由 從機驅動的顯示屏，所述的從機通過網線與同步主機連接，同步主機通過網線發送同步信 號，協調所有從機的播放進度，其特徵在於，顯示單元包括圖像處理單元，圖像處理單元的 輸入端接從機，輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道；相鄰的圖像處理單元 互聯，圖像處理單元對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行疊加， 實現圖像的邊緣融合。
2. 根據權利要求1所述的多信源拼接顯示系統，其特徵在於，複數個顯示單元的顯示 屏左右拼接，圖像處理單元包括幀存儲器和邏輯控制模塊；邏輯控制模塊的輸入端接從機， 輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道；幀存儲器接邏輯控制模塊，緩存輸入 的圖像；相鄰顯示單元的邏輯控制模塊互聯，將本通道的過渡帶信號傳送到相鄰通道的邏 輯控制模塊；邏輯控制模塊對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行 疊加，實現圖像的邊緣融合；邏輯控制模塊包括存儲控制器，輸入時序邏輯控制器，輸出同 步邏輯控制器，過渡帶發生器，延時電路和圖像融合器；存儲控制器控制幀存儲器的讀、寫 和刷新；輸入時序邏輯控制器依據輸入的圖像數據和同步信號，產生將圖像寫入幀存儲器 所需的時序信號；輸出同步邏輯控制器根據輸入的同步信號，產生讀取幀存儲器圖像數據 所需的時序信號，並將從幀存儲器獲取的圖像數據傳送給過渡帶發生器；過渡帶發生器在 制定的過渡帶位置，對圖像的亮度進行漸變平滑；圖像融合器對已產生過渡帶與相鄰圖像 的邊緣進行融合和疊加。
3. -種權利要求1所述的多信源拼接顯示系統顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在 於，各圖像處理單元對接收到的相鄰通道的過渡帶信號與本通道的過渡帶信號進行疊加， 進行邊緣融合，消除因為畫面時序和內容的不同步造成的像差。
4. 根據權利要求3所述的顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在於，複數個顯示單元 的顯示屏左右拼接，圖像處理單元包括幀存儲器和邏輯控制模塊；邏輯控制模塊的輸入端 接從機，輸出端接顯示屏，構成從機至顯示屏輸送數據的通道；幀存儲器接邏輯控制模塊， 緩存輸入的圖像；相鄰顯示單元的邏輯控制模塊互聯，將本通道的過渡帶信號傳送到相鄰 的邏輯控制模塊；邏輯控制模塊包括存儲控制器，輸入時序邏輯控制器，輸出同步邏輯控制 器，過渡帶發生器，延時電路和圖像融合器；邏輯控制模塊包括以下處理步驟： 401) 輸入時序邏輯控制器依據輸入的同步信號，產生將圖像寫入幀存儲器所需的時序 信號，由存儲控制器將輸入的圖像緩存到幀存儲器中； 402) 輸出同步邏輯控制器根據輸入的同步信號，產生讀取幀存儲器圖像數據所需的時 序信號，並將從幀存儲器獲取的圖像數據傳送給過渡帶發生器； 403) 過渡帶發生器在設定的過渡帶位置，對圖像的亮度進行漸變平滑，形成過渡帶；本 通道的過渡帶信號傳輸給相鄰通道的邏輯控制模塊； 404) 圖像融合器對本通道圖像邊緣的過渡帶與相鄰通道的過渡帶進行融合處理； 405) 將邊緣融合後的圖像輸出。
5. 根據權利要求3所述的顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在於，在步驟401中，輸 入時序邏輯器的同步信號來源於本通道的視頻輸入信號。
6. 根據權利要求3所述的顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在於，在步驟402中， 所述輸入的同步信號源自於左通道輸出同步邏輯控制器的輸出信號，並經本通道延時電路 延時；最左邊第一通道的輸出同步邏輯控制器的同步信號來自該通道邏輯控制模塊的視頻 輸入信號；在步驟403中，將取自本通道幀存儲器的圖像數據，在過渡帶發生器中進行漸變 處理，在圖像的左側和/或右側產生過渡帶；過渡帶發生器採用以水平位置為參數的矢量 乘法器，對圖像數據進行加權，產生邊緣漸變效果；本通道產生的過渡帶數據發送到相鄰通 道，為圖像融合做準備；在步驟404中，圖像融合器中的線性加法器對本通道圖像的過渡帶 數據與鄰近通道發送過來的過渡帶數據進行疊加，實現過渡帶融合。
7. 根據權利要求6所述的顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在於，在步驟402中延時 電路對圖像數據進行延時，實現本通道的過渡帶信號與相鄰通道發送過來的過渡帶信號在 時間上彼此對齊，對齊後直接進行疊加，實現過渡帶相互融合，圖像左側融合後的過渡帶保 留右半部分，圖像右側融合後的過渡帶保留左半部分。
8. 根據權利要求6所述的顯示屏縫間像差的消除方法，其特徵在於，邏輯控制模塊輸 出圖像行同步信號的延時時間與步驟402中延時電路對圖像數據延時的延時時間相同。
【文檔編號】G09G5/14GK104112441SQ201310135928
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優先權日:2013年4月18日
【發明者】沈洪, 劉玉波, 郭志煜, 劉金龍, 楊青霖 申請人:深圳市邁普視通科技有限公司