專利名稱：多屏并行海量信息展示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊和計算機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種多屏并行海量信息展示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市場主流的信息顯示系統(tǒng)均采用集中控制運算方式對顯示單元進(jìn)行信號顯示控制，隨著科技的不斷發(fā)展和用戶對產(chǎn)品性能和顯示效果的要求不斷提高?，F(xiàn)有的信息顯示系統(tǒng)采用集中控制運算方式對顯示單元進(jìn)行信號顯示控制。即所有的輸入圖像都必須接入視頻控制器中，所有的輸出圖像由視頻控制器輸出。該種處理方式的核心部件為圖像拼接器，該種設(shè)備多為純硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，無操作系統(tǒng)。整個大屏顯示圖像的解碼、渲染工作均集中在圖像拼接器中完成，系統(tǒng)可擴(kuò)展性差，可靠性不高?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下問題和缺陷
(1)無法處理并展示用戶的大數(shù)據(jù)量信息，同時，無法兼容市場上新型圖像輸入方式；
(2)系統(tǒng)功能組合、顯示、分區(qū)、圖像交換能力比較差，同一臺視頻控制器之間的輸入和輸出圖像矩陣交換能力比較好，在屏數(shù)量比較多配置了多臺視頻控制器時，兩臺不同視頻控制器的輸入和輸出圖像之間矩陣交換功能比較弱；一般功能分區(qū)以視頻控制器為核心， 不同控制器之間基本上不支持輸入和輸出圖像的任意組合、任意分區(qū)；
(3)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性不高，目前主流廠家的視頻控制器仍是基于エ業(yè)計算機(jī)，因此對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是一個嚴(yán)峻的考驗，尤其對于大規(guī)模顯示系統(tǒng)，一臺視頻控制器(例如輸出32路)出現(xiàn)故障就可能導(dǎo)致32塊屏不能正常顯示，維護(hù)保養(yǎng)非常麻煩，需要將該視頻控制器中的所有圖像輸入卡和圖像輸出卡取出來；另ー個方面，系統(tǒng)不能實現(xiàn)在線的實時冗余；
(4)擴(kuò)展性差，無法滿足用戶升級改造顯示系統(tǒng)的要求，當(dāng)用戶提出在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)展的要求時，現(xiàn)有技術(shù)只能拆掉重建；
(5)系統(tǒng)不易維護(hù)和升級。由于傳統(tǒng)的視頻控制器圖像的放大、縮小，圖像格式的轉(zhuǎn)換， 圖像處理的方式基本上是由圖像輸入、輸出卡完成的，因此其軟件是固化在圖像輸入、輸出卡中，不能經(jīng)過純軟件的更新實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過使用并行計算與操作技木，革命性地提高系統(tǒng)對各類海量信息處理、分析及管理能力，形成ー個高性能的信息處理、分析、管理的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)。本發(fā)明的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)包括圖像信息獲取裝置和顯示裝置。1、圖像信息獲取裝置，用于獲取圖像信息；
并行的一個或多個子節(jié)點控制器，用于接收圖像信息，并對圖像信息處理與喧染； 主節(jié)點控制器，用于根據(jù)圖像信息對ー個或多個子節(jié)點控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，負(fù)責(zé)輸入圖形信號的分割與各子節(jié)點控制器的顯示同歩。
2、顯示裝置，用于接收子節(jié)點控制器輸出的圖像信息并進(jìn)行顯示，
其中所述顯示裝置包括一個或多個顯示単元，一個子節(jié)點控制器對應(yīng)于多個顯示單元，所述ー個或多個顯示単元之間并行顯示圖像信息。所述圖像信息獲取裝置、并行的一個或多個子節(jié)點控制器、通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)與主節(jié)點控制器連接。所述圖像信息獲取裝置，用于獲取圖像信息，圖像信息獲取裝置的第一信號輸出端與主節(jié)點控制器的信號輸入端連接、第二信號輸出端與子節(jié)點控制器的第一信號輸入端連接，所述主節(jié)點控制器的信號輸出端與所述ー個或多個子節(jié)點控制器的第二信號輸入端連接，根據(jù)圖像信息向一個或多個子節(jié)點控制器發(fā)送圖像處理的控制命令，然后所述ー個或多個子節(jié)點控制器對圖像進(jìn)行處理，并發(fā)送到顯示裝置進(jìn)行并行顯示。所述圖像信息獲取裝置包括
模擬信號単元，用于獲取模擬視頻信號，并通過數(shù)字化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 數(shù)字信號単元，用于獲取數(shù)字信號。優(yōu)選地，本發(fā)明的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)還包括有界面裝置，其用于接收外部輸入，對所述主節(jié)點控制器實施管理。所述界面裝置包括
接收模塊，用于接收ー個或多個外部輸入；
用于管理過程中根據(jù)ー個或多個外部輸入創(chuàng)建一個或多個選項的設(shè)置模塊。所述圖像信息獲取裝置以多播的方式將圖像信息發(fā)送到所述并行的ー個或多個子節(jié)點控制器中，所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器均接收完整的圖像信息。所述主節(jié)點控制器對并行的一個或多個子節(jié)點控制器的調(diào)節(jié)控制包括根據(jù)所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器的布置，對圖像信息的多顯示區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)劃分和時間調(diào)度管理，然后發(fā)送坐標(biāo)信息和時間信息發(fā)送到對應(yīng)的子節(jié)點控制器。所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器對圖像信息的并行處理包括以并行處理方式對整體圖像信息進(jìn)行分割，根據(jù)坐標(biāo)信息將需要在對應(yīng)的顯示單元中顯示的圖像信息部分分割出來，然后進(jìn)行解碼和渲染處理。所述并行的處理為主節(jié)點根據(jù)顯示単元與子節(jié)點控制器的布置，對輸入圖像信號進(jìn)行分割，并將分割后的各部分圖像的解碼與渲染任務(wù)分配給各子節(jié)點控制器，即將億萬像素的圖像信息的解碼與渲染任務(wù)交由若干臺計算機(jī)運算，由一臺主節(jié)點計算機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和同歩，實現(xiàn)并行處理。所述圖像信息獲取裝置包括
用于獲取模擬視頻信號的模擬信號単元；用于獲取數(shù)字信號的數(shù)字信號単元；所述模擬信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器相互連接，數(shù)字信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器述相互連接。所述圖像信息獲取裝置還包括信號轉(zhuǎn)換單元，所述信號轉(zhuǎn)換單元與所述模擬信號単元相連接，將接收的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳送到所述ー個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
1)并行處理方式為系統(tǒng)強大的信息處理能力奠定了堅實的基礎(chǔ)采用CPU+GPU分布式、并行控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的信號處理由各個網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點分別參與完成。系統(tǒng)的信號處理能力是所有顯示子節(jié)點處理能力的疊加，在系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同吋，信號處理能力相應(yīng)得到顯著增加。這種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計突破了信號處理速度受系統(tǒng)規(guī)模大小的制約。2)圖像輸入方式兼容多種格式，擴(kuò)充性強
A21.圖像的輸入方式數(shù)字可直接接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中，模擬圖像經(jīng)過視頻工作站進(jìn)入交換機(jī)中；
A22.輸入圖像的格式靈活多祥，理論上不受限制，只需在節(jié)點控制器中増加相應(yīng)的圖像格式轉(zhuǎn)換軟件即可，不須任何硬件上的投資； A23.輸入圖像的數(shù)量，理論上不受限制。3)圖像輸出屏幕大小只受網(wǎng)絡(luò)帶寬約束，更容易實現(xiàn)超高清晰展示
A31.圖像的輸出路數(shù)即顯示屏的數(shù)量理論上不受限制，不斷増加節(jié)點控制器即可增加顯示屏的數(shù)量；
A32.圖像的輸出顯示基本上沒有延遲時間；
A33.圖像的各種顯示效果非常容易實現(xiàn)，世界上圖像的最高分辨率一直由本系統(tǒng)保
持；
A34.圖像在整個屏幕上，可以任意分區(qū)，容易實現(xiàn)輸入圖像的任意疊加、放大、縮小、 移動等各種功能；
A35.由于輸入圖像和輸出圖像采用全數(shù)字式的矩陣交換，所有的輸入圖像可以在整個顯示屏上任何位置上任意顯示。4)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性高
采用分布式結(jié)構(gòu)后，大量顯示屏的工作由多臺節(jié)點控制器承擔(dān)，一臺節(jié)點控制器故障只影響四臺顯示屏，節(jié)點控制器可以實現(xiàn)多機(jī)冗余，千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也可以多臺設(shè)備的冗余， 很容易保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5)系統(tǒng)更易維護(hù)和升級
在硬件設(shè)備不需要任何更新的情況下，更新軟件即可使系統(tǒng)的功能更完善和強大；且軟件的更新可通過遠(yuǎn)程操作完成，不需軟件工程師人員到現(xiàn)場。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)拓?fù)鋱D； 圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)流、控制流結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。本發(fā)明多屏并行海量信息展示系統(tǒng)包括 1、圖像信息獲取裝置，用于獲取圖像信息。2、并行的一個或多個子節(jié)點控制器，用于接收圖像信息，并對圖像信息處理。3、主節(jié)點控制器，用于根據(jù)圖像信息對ー個或多個子節(jié)點控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制； 主節(jié)點控制器分析輸入信號，然后進(jìn)行各子節(jié)點控制器的任務(wù)分配和同歩。4、顯示裝置，用于接收節(jié)點控制器輸出的圖像信息并進(jìn)行顯示，其中所述顯示裝置包括一個或多個顯示単元，一個子節(jié)點控制器對應(yīng)于多個顯示單元，所述ー個或多個顯示単元之間并行顯示圖像信息；
所述圖像信息獲取裝置、并行的一個或多個子節(jié)點控制器、通過網(wǎng)絡(luò)與主節(jié)點控制器連接。5、界面裝置，用于接收外部輸入，對所述主節(jié)點控制器實施管理。所述界面裝置包括
接收模塊，用于接收ー個或多個外部輸入；
用于管理過程中根據(jù)ー個或多個外部輸入創(chuàng)建一個或多個選項的設(shè)置模塊。所述圖像信息獲取裝置以多播的方式將圖像信息發(fā)送到所述并行的ー個或多個子節(jié)點控制器中，所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器均接收完整的圖像信息。所述主節(jié)點控制器用于處理圖像的各種空間信息，包括時間的同步、圖像信息對應(yīng)的子節(jié)點控制器的對應(yīng)的坐標(biāo)等相關(guān)信息，其對并行的一個或多個子節(jié)點控制器的調(diào)節(jié)控制包括根據(jù)所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器的布置，對圖像信息的多顯示區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)劃分和時間調(diào)度管理，然后發(fā)送坐標(biāo)信息和時間信息發(fā)送到對應(yīng)的子節(jié)點控制器。所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器對圖像信息的并行處理包括以并行處理方式對整體圖像信息進(jìn)行分割，根據(jù)坐標(biāo)信息將需要在對應(yīng)的顯示單元中顯示的圖像信息部分分割出來，然后進(jìn)行解碼和渲染處理。主節(jié)點根據(jù)顯示単元與子節(jié)點控制器的布置，對輸入圖像信號進(jìn)行分割，并將分割后的各部分圖像的解碼與渲染任務(wù)分配給各子節(jié)點控制器，即將億萬像素的圖像信息的解碼與渲染任務(wù)交由若干臺計算機(jī)運算，由一臺主節(jié)點計算機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和同歩，實現(xiàn)并行處理。所述圖像信息獲取裝置包括
用于獲取模擬視頻信號的模擬信號単元；用于獲取數(shù)字信號的數(shù)字信號単元；所述模擬信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器相互連接，數(shù)字信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器述相互連接。所述圖像信息獲取裝置還包括信號轉(zhuǎn)換單元，信號轉(zhuǎn)換單元與所述模擬信號單元輸出端相連接，信號轉(zhuǎn)換單元接收模擬信號單元輸出的模擬信號，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， 再通過通過圖像信息獲取模的第一信號輸出端與主節(jié)點控制器的信號輸入端連接，通過圖像信息獲取模第二信號輸出端與子節(jié)點控制器的第一信號輸入端連接，進(jìn)行信號傳輸。具體的，所述系統(tǒng)中主節(jié)點和子節(jié)點控制器，可為包含高性能顯示卡的計算機(jī)處理設(shè)備組成，多個顯示単元，可為市場主流高性能顯示器，所述圖像信息獲取裝置、并行的一個或多個子節(jié)點控制器、通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)與主節(jié)點控制器連接，通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊連接，可通過交換機(jī)連接組成局域網(wǎng)或與互聯(lián)網(wǎng)連接。圖像信息獲取裝置的圖像輸出端與外部信號源連接，以獲取圖像信息，然后圖像信息獲取裝置的第一信號輸出端與主節(jié)點控制器的信號輸入端連接、第二信號輸出端與子節(jié)點控制器的第一信號輸入端連接，所述主節(jié)點控制器的信號輸出端與所述子節(jié)點控制器的第二信號輸入端連接，根據(jù)圖像信息向子節(jié)點控制器發(fā)送圖像處理的控制命令，然后所述子節(jié)點控制器對圖像進(jìn)行處理，并發(fā)送到顯示裝置進(jìn)行并行顯示。其中，所述的圖像信息獲取裝置包括模擬信號単元和模擬信號単元，所述兩個單元皆通過圖像信息獲取模的第一信號輸出端與主節(jié)點控制器的信號輸入端連接、第二信號輸出端與子節(jié)點控制器的第一信號輸入端連接。并且所述模擬信號單元還包括對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的信號轉(zhuǎn)換單元，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號然后再輸出圖像信息到所述的主節(jié)點和子節(jié)點控制器上。以下結(jié)合具體的實例做出說明，但并不僅限定于以下的實例
以普通3行4列拼接顯示墻為例的系統(tǒng)拼接原理如附圖1所示，系統(tǒng)通過交換機(jī)構(gòu)成一個整體局域網(wǎng)。Head node主節(jié)點控制器和多臺Rendering Node子節(jié)點控制器通過交換機(jī)接ロ接入局域網(wǎng)。不同格式的圖像獲取模塊也通過交換機(jī)接ロ接入局域網(wǎng)。數(shù)字視頻流信號或文件服務(wù)器可通過交換機(jī)接ロ直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，模擬視頻流信號可通過圖像采集工作站(即信號轉(zhuǎn)換單元)然后通過交換機(jī)接ロ進(jìn)入局域網(wǎng)。視頻信號的處理流程為直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻流或經(jīng)過圖像采集工作站輸入的模擬視頻流以網(wǎng)絡(luò)多播的方式發(fā)送到每個子節(jié)點控制器。主節(jié)點控制器負(fù)責(zé)對該視頻流的多顯示區(qū)域坐標(biāo)劃分和時間調(diào)度管理。子節(jié)點根據(jù)主節(jié)點控制器發(fā)出的指令對收到的圖像進(jìn)行分割，并對屬于自己管理范圍的圖像進(jìn)行放大、渲染處理。系統(tǒng)將整體拼接墻以四塊屏為單元進(jìn)行劃分，每四塊屏由ー個子節(jié)點控制器 (Rending Node)分別控制，并通過高速互聯(lián)網(wǎng)與主節(jié)點控制器(Head Node)共同構(gòu)成局域網(wǎng)。在主節(jié)點控制器的統(tǒng)ー調(diào)配、組織下，外部的模擬視頻信號或計算機(jī)的數(shù)字信號，經(jīng)過量化和數(shù)字處理后，發(fā)送到高速網(wǎng)絡(luò)，最終送達(dá)子節(jié)點控制器(rending node),由子節(jié)點控制器將圖像并行渲染到顯存中，然后顯示到高清拼接顯示屏上。如附圖2所示(其中符號
權(quán)利要求
1.多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述系統(tǒng)包括圖像信息獲取裝置，用于獲取圖像信息；并行的一個或多個子節(jié)點控制器，用于接收圖像信息，并對圖像信息處理與渲染；主節(jié)點控制器，用于根據(jù)圖像信息對ー個或多個子節(jié)點控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，負(fù)責(zé)輸入圖形信號的分割與各子節(jié)點控制器的顯示同步；顯示裝置，用于接收子節(jié)點控制器輸出的圖像信息并進(jìn)行顯示；其中所述顯示裝置包括多個顯示単元，一個子節(jié)點控制器對應(yīng)于多個顯示単元，所述多個顯示単元根據(jù)主節(jié)點控制器的控制，同步并行顯示相應(yīng)的圖像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，還包括界面裝置，用于接收外部輸入，對所述主節(jié)點控制器實施管理；所述界面裝置包括接收模塊，用于接收ー個或多個外部輸入；用于管理過程中根據(jù)ー個或多個外部輸入創(chuàng)建一個或多個選項的設(shè)置模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述圖像信息獲取裝置以多播的方式將圖像信息發(fā)送到所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器中，所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器均接收完整的圖像信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述主節(jié)點控制器對并行的一個或多個子節(jié)點控制器的調(diào)節(jié)控制包括根據(jù)所述并行的一個或多個子節(jié)點控制器的布置，對圖像信息的多顯示區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)劃分和時間調(diào)度管理，然后發(fā)送坐標(biāo)信息和時間信息發(fā)送到對應(yīng)的子節(jié)點控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述并行的ー個或多個子節(jié)點控制器對圖像信息的并行處理包括以并行處理方式對整體圖像信息進(jìn)行分割，根據(jù)接收到的對應(yīng)坐標(biāo)信息將需要在對應(yīng)的顯示單元中顯示的圖像信息部分分割出來，然后進(jìn)行解碼和渲染處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述圖像信息獲取裝置包括用于獲取模擬視頻信號的模擬信號単元；用于獲取數(shù)字信號的數(shù)字信號單元；所述模擬信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器相互連接，數(shù)字信號単元分別與一個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器述相互連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，其特征在干，所述圖像信息獲取裝置還包括信號轉(zhuǎn)換單元，所述信號轉(zhuǎn)換單元與所述模擬信號単元相連接，將接收的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳送到所述ー個或多個子節(jié)點控制器和主節(jié)點控制器上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多屏并行海量信息展示系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括系統(tǒng)將整體拼墻以四塊屏為單元進(jìn)行劃分，每四塊屏由一個子節(jié)點控制器分別控制，并通過高速互聯(lián)網(wǎng)與主節(jié)點控制器共同構(gòu)成局域網(wǎng)。在主節(jié)點控制器的統(tǒng)一調(diào)配、組織下，外部的海量數(shù)據(jù)(包括模擬視頻信號、計算機(jī)的數(shù)字信號等，經(jīng)過量化和數(shù)字處理后，發(fā)送到高速網(wǎng)絡(luò)，最終送達(dá)子節(jié)點控制器，由子節(jié)點控制器將圖像并行渲染到顯存中，然后顯示到高清拼接顯示屏上。本系統(tǒng)綜合應(yīng)用了CPU+GPU并行處理技術(shù)、云計算技術(shù)和高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使傳統(tǒng)系統(tǒng)無法處理與顯示的海量數(shù)據(jù)得到實時快速顯示。
文檔編號G06F3/14GK102541501SQ20121002992
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者孫峻嶺 申請人:廣州瀚陽信息科技有限公司