一種基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輸入裝置、至少一個網絡交換路由單元、至少一個主控單元和輸出裝置；所述主控單元和網絡交換路由單元相連；所述網絡交換路由單元通過輸入裝置中的輸入視頻包傳輸接口單元連接若干個視頻采集和預處理單元；同時通過輸出裝置中的輸出視頻包傳輸單元和若干個第一視頻拼接后處理單元相連，形成星形網或鏈形網結構。此系統(tǒng)能有效解決分布式的成本和空間問題，又能解決集中式傳輸距離短、安裝不靈活性、散熱困難、風扇噪聲大、開窗限制、擴容時前期投資浪費等一系列問題，使得基于此方法開發(fā)的產品性價比很高、后向兼容性極佳。
【專利說明】—種基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及圖像拼接控制器，更具體地說是一種采用集中和分布式相結合的新型圖像的拼接系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]大屏拼接顯示系統(tǒng)在交通指揮、氣象監(jiān)測、電視展示、通信、軍事、安防等領域的運用越來越廣泛。目前市面上的拼接控制多種多樣，但歸納起來不外乎以下幾種:一、基于PC架構拼接控制器，這種拼接控制器功耗非常高，圖像顯示不穩(wěn)定，成本高；二、基于背板交換技術，利用DSP和FPGA進行圖像處理的拼接控制器，這種方式的控制器，在選定的合適規(guī)模上，具有成本優(yōu)勢，但是在工程上缺乏靈活性，只能靠近拼接屏放置，如果拼接屏數(shù)量多時，由于視頻電纜(DV1、HDMI等)傳輸長度的限制，往往出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象；另外發(fā)熱集中，必須額外加多個風扇進行散熱，如果不選用電信級的風扇一般使用年限也就3到4年，假如用戶希望增加屏幕擴容時，必需整機更換，前期投資得不到保護；還有由于背板總線交換能力的限制，在單屏開窗及組播上有一定的限制；三、基于以太網交換的完全分布式的拼接控制器，這種控制器可以解決很多工程問題，性能穩(wěn)定卓越，優(yōu)勢非常明顯，但由于成本過高，幾年來一直得不到有效的推廣。而本實用新型集中了以上幾種類型的優(yōu)勢，又解決了成本的問題。
[0003]檢索專利系統(tǒng)，還未找出集中和分布式相結合的拼接控制器，較為接近的是:
[0004]專利CN 101807389 A，這是一種基于PC架構的拼接控制器，也是上文中所提及的第一種架構，這種架構的拼接控制系統(tǒng)整體功耗是基于硬件架構(asic、fpga等)的10倍以上的功耗，由于采用的非實時操作系統(tǒng)，時鐘同步存在一定的問題，易發(fā)生畫面的撕裂和不穩(wěn)定的問題。
[0005]專利CN 103020894 A是典型基于背板交換的集中式拼接控制器，其結構一般包括一個交換背板、多個業(yè)務處理板、多個接口卡、電源、風扇、主控板等。這種結構不是基于網絡式的，工程施工受視頻電纜傳輸長度的限制，只能靠近大屏放置，而且由于熱過于集中，必須加風扇，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0006]專利CN 1026100869 A和專利CN203151670 U，其專利實質是一個，是典型傳統(tǒng)意義上的分布式拼接控制器，一個輸入節(jié)點支持一個輸入源，一個輸出節(jié)點支持一個單屏，這種分布式控制器架構簡單、穩(wěn)定可靠，功耗低，但是具體施工時，由于網線較多且分布，施工難度不比集中架構的低，還有一個最大的問題是成本高啟；而回顯屏只支持單屏，這在大屏數(shù)目多達64個以上時，屏上圖像基本看不清楚。

【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型保留了以上拼接器的優(yōu)點，克服了上述所提的缺陷，提出一種新型的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)。
[0008]本實用新型提供的一種基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)包括輸入裝置、網絡交換路由單元、輸出裝置和主控單元；所述輸入裝置、網絡交換路由單元和輸出裝置依次相連，所述主控單元和網絡交換路由單元相連；所述輸入裝置包括依次連接的視頻輸入接口單元、若干個視頻采集和預處理集合和輸入視頻包傳輸接口單元；所述輸出裝置包括依次連接的輸出視頻包傳輸單元、若干個第一視頻拼接后處理集合、視頻顯示信號傳輸接口單元和a*b的大屏拼接屏，其中a、b為大于等于I的正整數(shù)；所述若干個視頻采集和預處理集合由若干個視頻采集和預處理單元組合而成；所述若干個第一視頻拼接后處理集合由若干個第一視頻拼接后處理單元組合而成；
[0009]所述網絡交換路由單元通過輸入裝置中的輸入視頻包傳輸接口單元連接若干個視頻采集和預處理集合；同時通過輸出裝置中的輸出視頻包傳輸單元和若干個第一視頻拼接后處理集合相連，形成星形網或鏈形網結構。
[0010]上述系統(tǒng)中，若干個視頻采集和預處理集合和若干個第一視頻拼接后處理集合進行集群處理，形成各自的云。
[0011]上述系統(tǒng)中，所述網絡交換路由單元為一個以上；網絡交換路由單元間相互串聯(lián)。
[0012]上述系統(tǒng)中，還包括回顯網元，所述回顯網元包括依次連接的回顯傳輸單元、若干個第二視頻拼接后處理單元、回顯傳輸接口單元和C*d的回顯拼接屏，其中C、d為大于等于I的正整數(shù)，所述回顯網元中的若干個第二視頻拼接后處理單元相互組合形成若干個第二視頻拼接后處理集合，再通過回顯傳輸單元和網絡交換路由單元連接形成星形或鏈形網絡結構。
[0013]上述系統(tǒng)中，所述視頻采集和預處理單元及第一視頻拼接后處理單元是單通道處理單元或者嵌入式處理器。
[0014]上述系統(tǒng)中，所述視頻采集和預處理單元及第一視頻拼接后處理單元選自DSP、FPGA嵌入式處理器或它們的組合。
[0015]上述系統(tǒng)中，所述第二視頻拼接后處理單元是單通道處理單元或者嵌入式處理器。
[0016]上述系統(tǒng)中，所述第二視頻拼接后處理單元選自DSP、FPGA嵌入式處理器或它們的組合。
[0017]上述系統(tǒng)中，將視頻采集和預處理集合和第一視頻拼接后處理集合用云處理服務器替代。
[0018]本實用新型的有益效果在于:此系統(tǒng)能夠集中分布式拼接控制器和集中式拼接控制器的優(yōu)點，有效解決分布式的成本和空間問題，又能解決集中式傳輸距離短、安裝不靈活性、散熱困難、風扇噪聲大、開窗限制、擴容時前期投資浪費等一系列問題，使得基于此方法開發(fā)的產品性價比很高、后向兼容性極佳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型整個系統(tǒng)的拓撲圖。
[0020]圖2是本明組網模型說明。
[0021]圖3是本實用新型回顯的流程示意圖。
[0022]圖中標號:101-視頻輸入接口單元；201-視頻采集和預處理單元；301-輸入視頻包傳輸接口單元；401-網絡交換路由單元；501-輸出視頻包傳輸單元；601-第一視頻拼接后處理單元；701-視頻顯示信號傳輸接口單元；801- a*b的大屏拼接屏；901-主控單元；1001_回顯傳輸單元；1002_第二視頻拼接后處理單元；1003_回顯傳輸接口單元；1004-c*d的回顯拼接屏。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型整個系統(tǒng)的拓撲圖如圖1所示，其中，系統(tǒng)包含以下網元:視頻輸入接口單元101、視頻采集和預處理單元201、輸入視頻包傳輸接口單元301、網絡交換路由單元401、輸出視頻包傳輸單元501、第一視頻拼接后處理單元601、視頻顯示信號傳輸接口單元701、a*b的大屏拼接屏801、主控單元901、回顯傳輸單元1001、第二視頻拼接后處理單元1002、回顯傳輸接口單元1003和c*d的回顯拼接屏1004。若干個視頻采集和預處理單元201組合形成若干個視頻采集和預處理集合；若干個第一視頻拼接后處理單元601形成若干個第一視頻拼接后處理集合；若干個第二視頻拼接后處理單元1002形成若干個第二視頻拼接后處理集合；這些網元通過一個或多個網絡交換路由單元401互聯(lián)形成星形或鏈形網絡結構。
[0024]視頻輸入接口單元101可以是DV1、HDM1、VGA、SD1、HD_SD1、CVBS、或是以太網接口RJ45等；在這個單元中，對模擬視頻信號進行AD轉換，或對DV1、HDM1、SDI等信號進行解碼和信號統(tǒng)一格式化處理、輸入視頻同步化處理、視頻壓縮解碼(包含不僅限于H.264/H.265等有損壓縮，還包含無損壓縮等)。
[0025]視頻采集和預處理單元201根據(jù)主控的配置信號對視頻切割縮放處理；進一步說明，視頻采集和預處理單元201有若干個，若干個這樣的單元組成一個處理“云”;這是不同于典型分布式系統(tǒng)的一個突出的地方。視頻采集和預處理單元201是單通道處理單元或者嵌入式處理器，以DSP、FPGA、嵌入式處理器或它們的組合。
[0026]輸入視頻包傳輸接口單元301，用于對已預處理結束的視頻信號進行壓縮處理(包含不僅限于H.264/H.265等有損壓縮，還包含無損壓縮等)、分組包封裝并且通過網絡線纜送到網絡交換路由單元401 ;網絡線纜可以是以太網、光纖、無線網(WIF1、3G、4G等)，輸入視頻包傳輸接口單元301的組數(shù)可以和視頻采集和預處理單元201——對應，也可以不對應，輸入視頻包傳輸接口單元301的傳輸組數(shù)目小于等于視頻采集和預處理單元201的組合數(shù)目。
[0027]網絡交換路由單元401可以是以太網交換機(包括二層或三層交換機)、路由器等分組交換設備，這個網元可以是一個或多個網絡交換路由單元401的組合，進一步說明，這可以形成星形，也可以先形成星形，再形成鏈形，圖2僅為示意，實際連接關系不限于圖2中所示。
[0028]輸出視頻包傳輸單元501可以是以太網或光纖網。
[0029]第一視頻拼接后處理單元601對傳輸網絡上的分組包進行解析，生成所需的視頻幀，然后根據(jù)控制信號進行拼接和縮放，進一步說明這個單元是若干個單元組合，聚合成一個單獨的處理“云”，這也是不同于傳統(tǒng)分布式的顯著特點。第一視頻拼接后處理單元601為單通道處理單元或嵌入式處理器，可以是DSP、FPGA、嵌入式處理器或它們的組合。
[0030]視頻顯示信號傳輸接口單元701，將生成的拼接信號進行格式轉換產生所需的接口信號如 DV1、HDM1、SD1、VGA 等。[0031]a*b的大屏拼接屏801是&(3為21的正整數(shù))*13 03為5:1的正整數(shù))的拼接屏；
可以是液晶拼接屏、等離子屏或LED拼接屏等。
[0032]主控單元901是一個連在網絡交換路由單元401上的一個作為主控的網元，用以進行各種運用場景的配置管理(無線)，本實用新型中所有的輸入、輸出及回顯的配置都是由主控單元901來配置。
[0033]回顯傳輸單元1001將輸出顯示的視頻信號進行相應的縮放，然后進行相關的包封裝，再送到第二視頻拼接后處理單元1002上；傳輸網絡可以是以太網或光纖網或無線網(WIF1、3G、4G 等)。
[0034]第二視頻拼接后處理單元1002，根據(jù)主控發(fā)過來的回顯控制信息將送來的視頻信號進行拼接，然后生成VGA、HDMI或DVI信號送到回顯屏上，回顯屏同樣支持拼接的功能，尤其在拼接屏數(shù)量很多時，回顯屏如只是一個屏，看得非常不清晰。第二視頻拼接后處理單元1002為單通道處理單元或嵌入式處理器，可以DSP、FPGA、嵌入式處理器或它們的組合。
[0035]回顯傳輸接口單元1003可以是以太網、光纖、或無線(WIF1、3G、4G等)；
[0036]c*d的回顯拼接屏1004是c(c力的正整數(shù))*d (d為泛1的正整數(shù))個的回顯拼接屏，在正常顯示拼接屏數(shù)目很多時，也需要多個屏進行拼接顯示。
[0037]本實用新型中，運用本實用新型系統(tǒng)進行拼接控制顯示的流程如下所述:
[0038]1、視頻信號通過視頻輸入接口單元101接入本系統(tǒng)；接入信號可以是DV1、HDM1、以太網、或模擬CVBS等，接入的信號通過相應的AD轉換或接口解碼規(guī)格化成統(tǒng)一的視頻流信號，如果是壓縮信號還需要進行相關的解壓縮，這個視頻流包含RGB格式但不限于RGB模式，還可以是YUV等，然后送到視頻采集和預處理單元201 ；
[0039]2、視頻信號在視頻采集和預處理單元201中，根據(jù)主控的配置信號進行相應的切割和縮放處理，進一步說明這個單元可以是多個小的視頻處理單元的組合，這個組合單元形成一個獨立的大的處理集合體，然后將預處理后的視頻信號送到輸入視頻包傳輸接口單元301中；
[0040]3、輸入視頻包傳輸接口單元301，對已預處理結束的視頻信號進行以切割為單位的壓縮處理(包含不僅限于H.264/H.265等有損壓縮，還包含無損壓縮等)、分組包封裝(也可以不壓縮直接進行分組包封裝)并且通過網絡線纜送到網絡交換路由單元401 ；
[0041]4、網絡交換路由單元401可以是以太網交換機(包括二層或三層交換機)、路由器等分組交換設備，這個網元可以是一個或多個網絡交換路由單元401的組合；
[0042]5、視頻信號經過網絡交換路由單元401后，通過輸出視頻包傳輸單元501送入第一視頻拼接后處理單元601，在第一視頻拼接后處理單元601中，如果是壓縮信號，那么首先對視頻信號以切割為單位進行解壓縮，轉變?yōu)榻y(tǒng)一的RGB或其他格式，然后根據(jù)主控的配置信號進行相應的縮放的拼接處理，進一步說明這個單元可以是一個或多個小的處理單元的組合，聚合成一個單獨的實體，這也是不同于傳統(tǒng)分布式的顯著特點；然后將拼接好的視頻信號送到視頻顯示信號傳輸接口單元701 ；
[0043]6、在視頻顯示信號傳輸接口單元701中，將視頻信號進行相應的接口格式的轉換，生成相應的接口信號如DV1、HDM1、VGA等；
[0044]7、a*b的大屏拼接屏801將上述視頻顯示信號傳輸接口單元701送來的信號直接進行顯示。[0045]進一步，進行回顯的具體實施流程(如圖3所示)如下:
[0046]1、視頻顯示信號傳輸接口單元701中，將輸出的信號直接通過輸出視頻包傳輸單元501 (網絡)送到網絡交換路由單元401 ;
[0047]2、網絡交換路由單元401將相應的回顯信號通過回顯傳輸單元1001送到回顯處理的第二視頻拼接后處理單元1002，在此單元中進行視頻的解壓縮及視頻格式轉換，并進行相應的同步和拼接；然后送到回顯傳輸接口單元1003中；
[0048]3、在回顯傳輸接口單元1003中，進行相應的接口格式轉換，然后送到c*d的回顯拼接屏1004上進行回顯，進一步說明本回顯實施方法也可支持拼接屏。
【權利要求】
1.一種基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括輸入裝置、網絡交換路由單元、輸出裝置和主控單元；所述輸入裝置、網絡交換路由單元和輸出裝置依次相連，所述主控單元和網絡交換路由單元相連；所述輸入裝置包括依次連接的視頻輸入接口單元、若干個視頻采集和預處理集合和輸入視頻包傳輸接口單元；所述輸出裝置包括依次連接的輸出視頻包傳輸單元、若干個第一視頻拼接后處理集合、視頻顯示信號傳輸接口單元和a*b的大屏拼接屏，其中a、b為大于等于I的正整數(shù)；所述若干個視頻采集和預處理集合由若干個視頻采集和預處理單元組合而成；所述若干個第一視頻拼接后處理集合由若干個第一視頻拼接后處理單元組合而成； 所述網絡交換路由單元通過輸入裝置中的輸入視頻包傳輸接口單元連接若干個視頻采集和預處理集合；同時通過輸出裝置中的輸出視頻包傳輸單元和若干個第一視頻拼接后處理集合相連，形成星形網或鏈形網結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述網絡交換路由單元為一個以上；網絡交換路由單元間相互串聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:還包括回顯網元，所述回顯網元包括依次連接的回顯傳輸單元、若干個第二視頻拼接后處理單元、回顯傳輸接口單元和c*d的回顯拼接屏，其中c、d為大于等于I的正整數(shù)，所述回顯網元中的若干個第二視頻拼接后處理單元相互組合形成若干個第二視頻拼接后處理集合，再通過回顯傳輸單元和網絡交換路由單元連接形成星形或鏈形網絡結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻采集和預處理單元及第一視頻拼接后處理單元是單通道處理單元或者嵌入式處理器。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻采集和預處理單元及第一視頻拼接后處理單元選自DSP、FPGA嵌入式處理器或它們的組合。
6.根據(jù)權利要求3所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述第二視頻拼接后處理單元是單通道處理單元或者嵌入式處理器。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述第二視頻拼接后處理單元選自DSP、FPGA嵌入式處理器或它們的組合。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于網絡的集分式拼接控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:將視頻采集和預處理集合和第一視頻拼接后處理集合用云處理服務器替代。
【文檔編號】H04N5/265GK203734770SQ201420094972
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】潘衛(wèi)明 申請人:上海晨馭信息科技有限公司