專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖像處理及顯示技術(shù)，尤其是涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著圖像處理和顯示技術(shù)的日益進(jìn)步，人們對(duì)大屏幕顯示的視覺效果要求越來越高，拼接顯示技術(shù)也便應(yīng)運(yùn)而生。這種技術(shù)主要通過拼接控制器將視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和輸出，從而實(shí)現(xiàn)將多個(gè)顯示設(shè)備作為一個(gè)整體進(jìn)行視頻圖像的顯示，使得屏幕顯示的有效面積成倍增加?，F(xiàn)有的拼接控制器按照設(shè)計(jì)架構(gòu)可以分為兩類:工控機(jī)架構(gòu)和嵌入式箱體架構(gòu)。工控機(jī)架構(gòu)的控制器即基于X86架構(gòu)的計(jì)算機(jī)，視頻圖像的采集和輸出分別由采集卡和顯卡完成，主要的圖像處理運(yùn)算則通過軟件在內(nèi)存或顯存中進(jìn)行，通過主板總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；嵌入式箱體架構(gòu)的控制器則采用純硬件的運(yùn)算方式，圖像數(shù)據(jù)處理由嵌入式芯片完成，通過背板進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和傳輸。兩種架構(gòu)具體處理流程相似:拼接控制器的數(shù)據(jù)采集端對(duì)信號(hào)源的圖像信息進(jìn)行采樣、編碼，經(jīng)系統(tǒng)總線或背板總線將數(shù)據(jù)傳輸至處理器內(nèi)存，再根據(jù)顯示策略的控制信號(hào)對(duì)信號(hào)進(jìn)行縮放、分割和拼接等處理，而后將要顯示的圖像傳輸至輸出顯示端的DVI芯片，最終通過對(duì)應(yīng)的顯示接口輸出在各個(gè)拼接顯示單元上。這兩類拼接控制器的共同特點(diǎn)是，視頻數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)總線進(jìn)行傳輸，并統(tǒng)一進(jìn)行運(yùn)算處理，因而必須采用集中式的機(jī)箱結(jié)構(gòu)；這就導(dǎo)致了在使用過程中線纜連接的不便，數(shù)據(jù)傳輸距離受到了極大的制約(一般為20米左右)，而系統(tǒng)的擴(kuò)展性也嚴(yán)重受限。而且由于集中式設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率相對(duì)較高且不易排查，其在穩(wěn)定性上的缺陷同樣十分明顯。
`[0006]另外在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)希望將整個(gè)大屏圖像抓取下來，并在本地顯示器上做回顯監(jiān)控。傳統(tǒng)拼接控制器采用的處理方式是“偽回顯”，即在采集端將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制備份，并在大屏顯示的同時(shí)傳輸備份數(shù)據(jù)到本地顯示器；這種做法一方面加重了系統(tǒng)采集端的運(yùn)算負(fù)荷，另一方面嚴(yán)重占用了系統(tǒng)傳輸帶寬。這種實(shí)現(xiàn)方式也是傳統(tǒng)控制器的集中式架構(gòu)決定的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種擴(kuò)展性和穩(wěn)定性高、具有大屏回顯監(jiān)控功能的基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用分布式的節(jié)點(diǎn)設(shè)備對(duì)視頻圖像進(jìn)行采集和處理，并構(gòu)建高速以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，從而有效解決以往集中式設(shè)備傳輸距離有限、擴(kuò)展性差和穩(wěn)定性低的問題。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)與輸入信號(hào)源連接，該系統(tǒng)通過將嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備互聯(lián)，構(gòu)建星形以太網(wǎng)進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸和拼接顯示，所述的系統(tǒng)包括輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、輸出節(jié)點(diǎn)和拼接顯示設(shè)備，所述的輸入節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與輸入信號(hào)源連接，所述的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備分別通過網(wǎng)線連接輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述的輸出節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與拼接顯示設(shè)備連接。所述的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)均設(shè)有多個(gè)。所述的輸入節(jié)點(diǎn)包括依次連接的圖像采集模塊、輸入數(shù)據(jù)處理模塊和網(wǎng)絡(luò)編碼模塊，所述的圖像采集模塊與輸入信號(hào)源連接，所述的網(wǎng)絡(luò)編碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備連接。每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)編碼模塊，所述的輸入數(shù)據(jù)處理模塊為嵌入式
-H-* I I
心/T O所述的輸出節(jié)點(diǎn)包括依次連接的網(wǎng)絡(luò)解碼模塊、輸出數(shù)據(jù)處理模塊和圖像顯示模塊，所述的網(wǎng)絡(luò)解碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備連接，所述的圖像顯示模塊與拼接顯示設(shè)備連接。每個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)解碼模塊，所述的輸出數(shù)據(jù)處理模塊為嵌入式
-H-* I I
心/T O所述的拼接顯示設(shè)備由多個(gè)拼接顯示單元組成，各拼接顯示單元分別連接一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)還包括回顯 節(jié)點(diǎn)和回顯監(jiān)視器，所述的回顯節(jié)點(diǎn)一端通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，另一端通過視頻線纜連接回顯監(jiān)視器。所述的視頻線纜包括DVI線纜、VGA線纜或復(fù)合視頻線纜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型采用基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆植际娇刂铺娲鷤鹘y(tǒng)的集中式控制，打破了信號(hào)傳輸距離和接線方式的限制，極大地提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性；2、本實(shí)用新型利用高度通用化的處理模塊和網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸?shù)奶匦?，使得真正意義上的大屏回顯監(jiān)控成為可能；3、本實(shí)用新型采用純硬件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了軟件架構(gòu)帶來的穩(wěn)定性的降低。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型視頻圖像數(shù)據(jù)處理和傳輸基本原理示意圖；圖3為本實(shí)用新型利用網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸特性實(shí)現(xiàn)大屏圖像回顯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖1-圖2所示，一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)輸入信號(hào)源I連接，通過將嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備互聯(lián)，構(gòu)建星形以太網(wǎng)進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸和拼接顯示，系統(tǒng)包括輸入節(jié)點(diǎn)2、控制主機(jī)3、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4、輸出節(jié)點(diǎn)5和拼接顯示設(shè)備6，根據(jù)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入節(jié)點(diǎn)2和輸出節(jié)點(diǎn)5均可設(shè)置多個(gè)。每一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)2通過視頻線纜(包括DVI線纜、VGA線纜、復(fù)合視頻線纜等專業(yè)視頻線纜)對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入信號(hào)源I進(jìn)行信號(hào)采集，網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4分別通過網(wǎng)線連接輸入節(jié)點(diǎn)2、控制主機(jī)3和輸出節(jié)點(diǎn)5，從而構(gòu)成視頻傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)絡(luò)，輸出節(jié)點(diǎn)5通過視頻線纜與拼接顯示設(shè)備6連接?？刂浦鳈C(jī)3同樣通過網(wǎng)線接入網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)拼接控制策略指令的下發(fā)。輸入節(jié)點(diǎn)2包括依次連接的圖像采集模塊、輸入數(shù)據(jù)處理模塊和網(wǎng)絡(luò)編碼模塊，圖像采集模塊與輸入信號(hào)源I連接，網(wǎng)絡(luò)編碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4連接，每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼模塊。輸出節(jié)點(diǎn)5包括依次連接的網(wǎng)絡(luò)解碼模塊、輸出數(shù)據(jù)處理模塊和圖像顯示模塊，網(wǎng)絡(luò)解碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4連接，圖像顯示模塊與拼接顯示設(shè)備6連接，每個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)解碼模塊。拼接顯示設(shè)備6由多個(gè)拼接顯示單元61 6η組成，各拼接顯示單元分別連接一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)5。每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)均設(shè)有獨(dú)有的網(wǎng)絡(luò)地址，視頻圖像數(shù)據(jù)分塊打包編碼后根據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行傳輸分發(fā)。輸入和輸出節(jié)點(diǎn)設(shè)備中數(shù)據(jù)處理模塊采用FPGA等嵌入式芯片實(shí)現(xiàn)，主要完成圖像的縮小、分割或插值放大等處理任務(wù)，各節(jié)點(diǎn)彼此獨(dú)立、并行處理。如圖2所示，通過一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)具體介紹本拼接控制顯示系統(tǒng)處理和傳輸視頻圖像數(shù)據(jù)的原理:步驟一，輸入節(jié)點(diǎn)2的圖像采集模塊從輸入信號(hào)源I采集圖像數(shù)據(jù)；步驟二，輸入節(jié)點(diǎn)2按照控制主機(jī)3發(fā)送的拼接控制策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)最終顯示的方式將圖像分割為多塊并分別進(jìn)行編碼壓縮打包，拼接控制策略由操作人員制定;步驟三，輸入節(jié)點(diǎn)2通過網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4將數(shù)據(jù)包尋址分發(fā)到相應(yīng)顯示單元對(duì)應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)5 ；步驟四，輸出節(jié)點(diǎn)5的網(wǎng)絡(luò)編碼模塊將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行解碼，輸出數(shù)據(jù)處理模塊再次進(jìn)行處理(主要是 圖像放大)；步驟五，輸出節(jié)點(diǎn)5的圖像顯示模塊將圖像輸出給對(duì)應(yīng)的拼接顯示設(shè)備6，最終在各拼接顯示單元拼接組成的大屏上，就可以完整地還原出要顯示的圖像。圖像顯示分辨率的大小由網(wǎng)絡(luò)帶寬決定；通過降低傳輸幀率可以有效提升圖像分辨率上限；可以實(shí)現(xiàn)超高分辨率靜態(tài)圖像的傳輸和顯示。這里需要說明，這里單一的輸入節(jié)點(diǎn)2和輸出節(jié)點(diǎn)5并非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，輸入節(jié)點(diǎn)編碼的數(shù)據(jù)包并不是全部發(fā)給單獨(dú)的一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，而是根據(jù)圖像顯示的位置發(fā)向所有需要顯示該信號(hào)的輸出；同樣的，輸出節(jié)點(diǎn)解碼的數(shù)據(jù)也是來自有圖像顯示在該拼接單元的所有輸入節(jié)點(diǎn)。實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了回顯傳輸部分，從而構(gòu)成了大屏圖像回顯的實(shí)施例。本實(shí)施例的基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)包括輸入節(jié)點(diǎn)2、控制主機(jī)3、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4、輸出節(jié)點(diǎn)5、拼接顯示設(shè)備6、回顯節(jié)點(diǎn)7和回顯監(jiān)視器8，回顯節(jié)點(diǎn)7 —端通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4，另一端通過視頻線纜連接回顯監(jiān)視器8 ；輸出節(jié)點(diǎn)5利用網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸特性將拼接顯示設(shè)備6的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4傳輸給回顯節(jié)點(diǎn)7，回顯節(jié)點(diǎn)7根據(jù)其固化的顯示策略將視頻圖像數(shù)據(jù)在回顯監(jiān)視器8中進(jìn)行顯示。由于每個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的處理模塊采用通用性很強(qiáng)的嵌入式芯片，涵蓋了數(shù)據(jù)分割運(yùn)算的功能，故輸出節(jié)點(diǎn)也具有輸入節(jié)點(diǎn)的處理能力，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行縮放和分割；且網(wǎng)絡(luò)具有雙向傳輸?shù)奶匦?，便可以很容易地?shí)現(xiàn)輸出圖像的反向抓取和回顯，因此在分布式控制系統(tǒng)中輸出節(jié)點(diǎn)也可以作為輸入，而這部分系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的“輸出節(jié)點(diǎn)”則是回顯節(jié)點(diǎn)7。回顯節(jié)點(diǎn)是一個(gè)特殊的輸出節(jié)點(diǎn)，它擁有固化的顯示策略，即將所有大屏輸出節(jié)點(diǎn)作為信號(hào)源進(jìn)行圖像輸出。當(dāng)需要進(jìn)行回顯時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)收到指令后會(huì)將拼接還原后的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行壓縮打包，并通過網(wǎng)絡(luò)方向傳輸至回顯端進(jìn)行解碼顯示。本實(shí)施例通過基于雙向傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)，不僅保證了視頻信號(hào)傳輸距離的增加(端到端可達(dá)200米)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性帶來了極大的提升，而且通過輸出節(jié)點(diǎn)反向傳輸實(shí)現(xiàn)大屏畫面 回顯，解決了傳統(tǒng)拼接控制器“偽回顯”的問題。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)與輸入信號(hào)源連接，其特征在于，該系統(tǒng)通過將嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備互聯(lián)，構(gòu)建星形以太網(wǎng)進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸和拼接顯示，所述的系統(tǒng)包括輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、輸出節(jié)點(diǎn)和拼接顯示設(shè)備，所述的輸入節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與輸入信號(hào)源連接，所述的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備分別通過網(wǎng)線連接輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述的輸出節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與拼接顯示設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)均設(shè)有多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸入節(jié)點(diǎn)包括依次連接的圖像采集模塊、輸入數(shù)據(jù)處理模塊和網(wǎng)絡(luò)編碼模塊，所述的圖像采集模塊與輸入信號(hào)源連接，所述的網(wǎng)絡(luò)編碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)編碼模塊，所述的輸入數(shù)據(jù)處理模塊為嵌入式芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸出節(jié)點(diǎn)包括依次連接的網(wǎng)絡(luò)解碼模塊、輸出數(shù)據(jù)處理模塊和圖像顯示模塊，所述的網(wǎng)絡(luò)解碼模塊與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備連接，所述的圖像顯示模塊與拼接顯示設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中設(shè)有多個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)解碼模塊，所述的輸出數(shù)據(jù)處理模塊為嵌入式芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的拼接顯示設(shè)備由多個(gè)拼接顯示單元組成，各拼接顯示單元分別連接一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種`基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括回顯節(jié)點(diǎn)和回顯監(jiān)視器，所述的回顯節(jié)點(diǎn)一端通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，另一端通過視頻線纜連接回顯監(jiān)視器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述的視頻線纜包括DVI線纜、VGA線纜或復(fù)合視頻線纜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)視頻節(jié)點(diǎn)的分布式拼接控制顯示系統(tǒng)，與輸入信號(hào)源連接，包括輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、輸出節(jié)點(diǎn)和拼接顯示設(shè)備，所述的輸入節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與輸入信號(hào)源連接，所述的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備分別通過網(wǎng)線連接輸入節(jié)點(diǎn)、控制主機(jī)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述的輸出節(jié)點(diǎn)通過視頻線纜與拼接顯示設(shè)備連接；輸入節(jié)點(diǎn)采集輸入信號(hào)源的視頻圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)控制主機(jī)發(fā)送的拼接控制策略對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將視頻圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備尋址分發(fā)到相應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理后傳輸給拼接顯示設(shè)備進(jìn)行拼接顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有擴(kuò)展性和穩(wěn)定性高、有大屏回顯監(jiān)控功能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK203151670SQ20132011253
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
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