专利名称：在拼接屏上实现多层图像显示的方法及其拼接屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及拼接屏显示技术，尤其涉及在拼接屏上实现多层图像显示的方法及其拼接屏。
背景技术：
图I示出了现有拼接屏所采用的视频处理芯片500的原理框图。从图中可以看出，该芯片包括解码单元51、前端选择单元52、第一通道53、第二通道54、后端选择单元55、主窗口处理单元56、子窗口处理单元57和合并处理单元58，支持CVBS、VGA、DVI等视频信号的输入、解码、信号选择及处理，并最终驱动显示器300显示。该视频处理芯片500可以实现单个CVBS、VGA或DVI的视频信号处理并显示，或者将CVBS作为其中一个窗口，将VGA或 DVI作为另一个窗口，最终实现在显示器300上显示两个图像窗口或者两层图像叠加。上述这种实现方法可以满足LCD显示器或者DLP显示器显示的一些基本需求，但是对于目前市场所需的、任意视频信号的三层以上图像的开窗或叠加显示则无法独立实现，必须配合外置图像处理器才能实现。然而，增加外置图像处理器意味着使整个系统变得更加复杂，会造成图像的损耗，使图像质量显示下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供能在拼接屏上实现三层以上开窗和三层以上图像叠加显示的方法及其拼接屏。本发明的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，在拼接屏的各拼接单元设置依次级联的多个视频处理模块；该多个视频处理模块中的第一级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号分别进行图像处理后再叠加合成，形成两路叠加或两个窗口的视频信号，然后将该两路叠加或两个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给第二级视频处理模块；第二级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择由第一级视频处理模块输出的视频信号以及另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理，再将经过图像处理后的该另一路视频信号与从第一级视频处理模块接收的视频信号进行信号叠加合成，形成三路叠加或三个窗口的视频信号，然后将该三路叠加或三个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给下一级视频处理模块；依次类推，最后一级视频处理模块将叠加合成后的视频信号进行格式化处理后，输出至该拼接屏的显示器上显示。上述的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其中，第一级视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择两路视频信号后，先进行输入处理，然后再分别进行图像处理；其余的各视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择由上一级视频处理模块输出的视频信号以及另一路视频信号后，先对该另一路视频信号以及从上一级视频处理模块输出的视频信号进行输入处理，然后再对所选择的该另一路视频信号进行图像处理；所述的输入处理包括A/D转换、位置调整、时钟锁定中的至少一者。
上述的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其中，接收的多路视频信号包括CVBS、YC、YPbPr、VGA、HDMI、DVI、Display Port、RGB、YCbCr、LVDS、流媒体、网络视频流中的至少两种。本发明的拼接屏，其特点是，该拼接屏的各拼接单元包括显示器以及依次级联的多个视频处理模块，该多个视频处理模块中的最后一级视频处理模块与显示器电连接。上述的拼接屏中，每一视频处理模块包括输入处理及选择单元、主通道处理单元、子通道处理单元、合成处理单元、输出格式化单元和输出接口 ；其中
输入处理及选择单元，对输入的视频信号进行识别，并根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号，对该两路被选中的视频信号进行输入处理后分别输出到主通道处理单元和子通道处理单元；
主通道处理单元，接收由输入处理及选择单元输入的一路视频信号；
子通道处理单元，接收由输入处理及选择单元输入的另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理后输出给合成处理单元；
合成处理单元，对主通道处理单元输出的视频信号和子通道处理单元输出的视频信号进行叠加合成后输出给输出格式化单元；
输出格式化单元，用于将由合成处理单元输入的视频信号转换成预先指定的视频格式后通过输出接口输出。本发明实现了相同或多种不同类型信号之间的任意叠加，实现了三层以上图像的叠加显示或开三个以上的窗口，既节省了外置图像处理器的成本，同时又减少了图像处理途径，改善了图像质量。
图I是现有拼接屏所采用的视频处理芯片的原理框图。图2是根据本发明一实施例的拼接屏的拼接单元的原理框图。图3是根据本发明一实施例的子视频处理模块和主视频处理模块的原理框图。图4根据本发明一个实施例的大屏幕拼接显示系统的连接示意图。图5是根据本发明一实施例的拼接屏的拼接单元的框图。图6是根据本发明一实施例的拼接屏的级联接口的示意图。图7是根据本发明一实施例的拼接屏的显示效果图。图8是根据本发明又一实施例的大屏幕拼接显示系统的连接示意图。图9是根据本发明又一实施例的拼接屏的拼接单元的框图。图10是根据本发明又一实施例的拼接屏的显示效果图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做出进一步的描述。 本发明的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，在拼接屏的各拼接单元设有依次级联的多个视频处理模块，该多个视频处理模块中的最后一级视频处理模块与该拼接单元的显示器连接。其中，多个是指两个及两个以上。该多个视频处理模块中的第一级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号分别进行图像处理后再叠加合成，形成两路叠加或两个窗口的视频信号，然后将该两路叠加或两个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给第二级视频处理模块。第二级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择由第一级视频处理模块输出的视频信号以及另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理，再将经过图像处理后的该另一路视频信号与从第一级视频处理模块接收的视频信号进行信号叠加合成，形成三路叠加或三个窗口的视频信号，然后将该三路叠加或三个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给下一级视频处理模块；依次类推，最后一级视频处理模块将叠加合成后的视频信号进行格式化处理后，输出至拼接屏的显示器上显示。其中，上述的图像处理包括缩放、裁剪、帧率转换、图像质量改善、亮度调整、对比度调整、饱和度调整、伽马校正和拼接中的至少一者，图像质量改善包括细节增强、边缘平滑等。在该方法中，最好是，第一级视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择两路 视频信号后，先进行输入处理，然后再分别进行图像处理；其余的各视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择由上一级视频处理模块输出的视频信号以及另一路视频信号后，先对该另一路视频信号以及从上一级视频处理模块输出的视频信号进行输入处理，然后再对所选择的该另一路视频信号进行图像处理；所述的输入处理包括A/D转换、位置调整、时钟锁定中的至少一者。图2示出了实现上述方法的拼接屏的拼接单元的原理框图。如图2所示，该依次级联的多个视频处理模块包括一个主视频处理模块200和至少一个子视频处理模100，主视频处理模块200作为多个视频处理模块中的最后一级，与显示器300电连接。显示器300可以是IXD显示器、LED显示器、DLP显示器或等离子显示器。图3示出了子视频处理模块100和主视频处理模块200的原理框图。子视频处理模块100和主视频处理模块200均包括输入处理及选择单元12、主通道处理单元13、子通道处理单元14、合成处理单元15、输出格式化单元16和输出接口 17。在图3所示出的实施例中，为了使视频处理模块能够支持CVBS、YC、YPbPr，VGA、HDMI、DVI、Display Port、流媒体(数字压缩信号，包括m印g2、mpeg4、h. 264、avs等各种格式)、网络视频流(通过网络传输的压缩视频流)、RGB、YcbCr、LVDS信号输入，每一子视频处理模块100及主视频处理模200设有CVBS和YC解码单元11a、HDMI和DVI解码单元lib、LVDS解码单元11c、Display port解包单元I Id、流媒体解码单元Ile和网络视频解包单元Ilf。CVBS和YC解码单元11a、HDMI和DVI解码单元lib、LVDS解码单元11c、Display port解包单元I Id、流媒体解码单元lie和网络视频解包单元Ilf的输出端均与输入处理及选择单元12的输入端电连接。上述单元的设置可以根据实际需要进行变化，例如，在不需要网络视频流输入的情况下，就可以不设置网络视频包解包单元He。输入处理及选择单元12对输入的视频信号进行识别，并根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号，对该两路被选中的视频信号进行输入处理后分别输出到主通道处理单元13和子通道处理单元14。上述的识别包括识别输入的信号是否为有效信号、该输入信号的格式等。上述的输入处理包括A/D转换、位置调整、时钟锁定中的至少一者。如果选择的两路视频信号模拟信号，就不需要进行A/D转换。主通道处理单元13接收由输入处理及选择单元12输入的一路视频信号。子通道处理单元14接收由输入处理及选择单元输入12的另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理后输出给合成处理单元15。合成处理单元15对主通道处理单元13输出的视频信号和子通道处理单元14输出的视频信号进行叠加合成后输出给输出格式化单元16。输出格式化单元16将由合成处理单元15输入的视频信号转换成预先指定的视频格式后通过输出接口17输出。子视频处理模块100的输出接口 17可以是VGA接口、YPbPr接口、HDMI接口、DVI接口、Display Port接口、RGB数字接口、LVDS差分数字接口、YCbCr接口中的任意一种，而主视频处理模块200的输出接口 17可以是VGA接口、DVI接口、RGB数字接口、LVDS差分数
字接口中的任意一种。每一子视频处理模块100以及主视频处理模块200均可以同时处理两路视频信号。第一个子视频处理模块的输入处理及选择单元12根据从外部接收的控制指令，从经过解码的CVBS和YC信号、HDMI和DVI信号、LVDS信号、经过解包处理的Display port信号、 解包的网络视频流、解码的数字流媒体压缩信号以及YPbPr信号、VGA信号、RGB信号、YCbCr信号中，选择两路视频信号进行输入处理后，分别输出到主通道处理单元13和子通道处理单元14。主通道处理单元13和子通道处理单元14对输入的视频信号分别进行图像处理后，输出给合成处理单元15。上述的图像处理包括缩放、裁剪、帧率转换、图像质量改善、亮度调整、对比度调整、饱和度调整、伽马校正和拼接中的至少一者。合成处理单元15对主通道处理单元13输出的视频信号和子通道处理单元14输出的视频信号进行叠加合成，形成两路叠加或两个窗口的视频信号。输出格式化单兀16将由合成处理单兀15输出的两路叠加或两个窗口的视频信号进行格式化处理后，从输出接口 17输出到下一级子视频处理模块100或主视频处理模块200 (如果只有一个子视频处理模块100)。下一级子视频处理模块100(或者说第N级子视频处理模块100)，选择上一级子视频处理模块100输出的视频信号作为输入主通道处理单元13的信号，该上一级子视频处理模块100输出的视频信号经过输入处理及选择单元12的输入处理后被输出给主通道处理单元13。该第N级子视频处理模块100的子通道处理单元14的输入选择与第一级子视频处理模块100的处理相同，即选择经过解码的CVBS和YC、HDMI和DVI信号、LVDS信号、经过解包的Display port信号、解包的网络视频流、解码的数字流媒体压缩信号以及YPbPr信号、VGA信号、RGB信号、YCbCr信号中的一路信号作为信号源，经过输入处理及选择单元12的输入处理后输出给子通道处理单元14。子通道处理单元14对从输入处理及选择单元12接收的一路视频信号进行图像处理后，与未经主通道处理单元13做任何处理的主通道处理单元13的输出视频信号在合成处理单元15进行叠加合成，这样合成的信号就有N+1层叠加的信号组成，或者有N+1个视频窗口，该叠加合成的信号经过输出格式化单元16的格式化处理后从输出接口 17输出。上述的子通道处理单元14所做的图像处理包括缩放、裁剪、帧率转换、图像质量改善、亮度调整、对比度调整、饱和度调整、伽马校正和拼接中的至少一者。输入到拼接单元的视频信号经过N级子视频处理模块100的处理，最终级联输出到主视频处理模块200。主视频处理模块200的输入选择、输入处理以及图像处理过程与除第一级子视频处理模块以外的其余子视频处理模块相同，不同的是合成的视频输出不再是级联输出，而是直接输出到显示器300。这样,最终在显不器300显不的图像是N+1+1路视频源合成的彳目号，该N+1+1路视频源在显示器上可以互相叠加，可以单独开窗显示，可以单独显示在一个屏上，也可以跨屏显示或漫游，各路信号互不影响互不干扰，完全独立。
图4至图7示出了一个在具有四个拼接单元的拼接屏3上显示图像的应用实例。如图4所示，32路信号源I包括8路DVI、8路YPbPr、8路CVBS和8路VGA,这些信号源输出连接到32X32的混合矩阵2。该矩阵切换器2支持32路输入和32路输出(8路DVI、8路YPbPr、8路CVBS和8路VGA)，32路输出分别连接到四个拼接单元31、32、33、34的视频输入接口。四个拼接单元31、32、33、34均是由一个子视频处理模块100和一个主视频处理模块200组成的，如图5所示。通过系统主控装置的选择，拼接屏3当前显示了视频CVBS1、CVBS2、DVIl三路信号，三路信号叠加显示拼接屏3上，如图7所示。主控装置可采用一计算机。在整个系统中，首先通过主控装置控制混合矩阵2选择CVBSl及CVBS2分别输出到各个拼接单元子视频处理模块100和主视频处理模块200的CVBS输入端，选择DVIl分别输出到各个拼接单元的子视频处理模块100的DVI输入口，这样四个拼接单元的输入信号源都是一样，子视频处理模块100的CVBS输入是视频源CVBSl，DVI输入是视频源DVII，主视频处理模块200的CVBS输入是视频源CVBS2。以拼接单元31为例，DVIl作为子视频处理模块100的主通道源被裁剪，保留了左上角的四分之一部分放大到整屏的分辨率，然 后和同样被裁剪的CVBSl (被缩放到用户选择的大小)合成输出到主视频处理模块200的数字RGB输入口，CVBS2被主视频处理模块200裁剪保留了左上角，被缩放到用户选择的大小然后和来自子视频处理模块100输入的图像信号叠加合成输出，最终输出如图7所示单元31。其他各拼接单元32、33和34的处理过程也是类似的。如图6所示，子视频处理模块100经过处理后的两层叠加图像信号是YCbCr422格式，由于输出连接采用RGB24BIT444连接，在输出前先通过YCbCr422到RGB44的彩色空间转换，同时扩展数据范围，(对于8BIT数据Y是16-235，CbCr是160-240，均扩展到RGB数据范围0-255);经过转换后的RGB数据以24RGB格式从数字端口输出，HS是分离的行同步信号，VS是分离的场同步信号，DE是数据有效指示信号，CLK是时钟信号，R0-R7，G0-G7，B0-B7分别是分离的RGB数据8BIT数据，整个数据格式符合BI709协议。图8至图10示出了另一个在具有四个拼接单元的拼接屏3上显示图像的应用实例。在该实例中，如图8所示，除了一个设有32路输入和32路输出的混合矩阵2外，另外还设有一个支持8路网络输入的8 口交换机4。四个拼接单元31、32、33、34均是由两个子视频处理模块100和一个主视频处理模块200组成，如图9所示，因此可以实现四路信号的同时处理和显示；模块之间采用数字YC连接(YCBCR信号)。通过系统主控装置的选择，系统的拼接屏3当前显示了视频CVBS1、CVBS2、DVI1、流媒体I四路信号，如图10所示，这四路信号有的是独立叠加显示在单个屏上，有的则是跨屏显示；有的是独立开窗显示(没有叠加也没有跨屏)。在图10所示的示例中，在四个拼接单元上选择了四路相同信号输入显示，实际上四个拼接单元也可以选择不同的四路信号在各自的显示器上显示。从上述实例可看出，本发明实现了相同信号之间、不同信号之间的任意叠加，其中一个实例实现了三层图像的显示或开三个窗口，另一实例实现了四层图像的显示或开四个窗口，既节省了添加外置处理器的成本，同时又减少了图像处理途径，改善了图像质量，同时使得系统连接及控制变得更加简单。
权利要求
1.在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其特征在于，在该拼接屏的各拼接单元设置依次级联的多个视频处理模块；该多个视频处理模块中的第一级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号分别进行图像处理后再叠加合成，形成两路叠加或两个窗口的视频信号，然后将该两路叠加或两个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给第二级视频处理模块；第二级视频处理模块根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择由第一级视频处理模块输出的视频信号以及另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理，再将经过图像处理后的该另一路视频信号与从第一级视频处理模块接收的视频信号进行信号叠加合成，形成三路叠加或三个窗口的视频信号，然后将该三路叠加或三个窗口的视频信号进行格式化处理后输出给下一级视频处理模块；依次类推，最后一级视频处理模块将叠加合成后的视频信号进行格式化处理后，输出至该拼接屏的显示器上显示。
2.如权利要求I所述的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其特征在于，所述的第一级视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择两路视频信号后，先进行输入处理，然后再分别进行图像处理； 其余的各视频处理模块在从接收的多路视频信号中选择由上一级视频处理模块输出 的视频信号以及另一路视频信号后，先对该另一路视频信号以及从上一级视频处理模块输出的视频信号进行输入处理，然后再对所选择的该另一路视频信号进行图像处理； 所述的输入处理包括A/D转换、位置调整、时钟锁定中的至少一者。
3.如权利要求I所述的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其特征在于，所述的图像处理包括缩放、裁剪、帧率转换、图像质量改善、亮度调整、对比度调整、饱和度调整、伽马校正和拼接中的至少一者。
4.如权利要求I所述的在拼接屏上实现多层图像显示的方法，其特征在于，所述的接收的多路视频信号包括 CVBS、YC、YPbPr, VGA、HDMI、DVI、Display Port、RGB、YCbCr, LVDS,流媒体、网络视频流中的至少两种。
5.一种拼接屏，其特征在于，所述拼接屏的各拼接单元包括显示器以及依次级联的多个视频处理模块，该多个视频处理模块中的最后一级视频处理模块与所述显示器电连接。
6.如权利要求5所述的拼接屏，其特征在于，每一所述视频处理模块包括输入处理及选择单元、主通道处理单元、子通道处理单元、合成处理单元、输出格式化单元和输出接口 ；其中 输入处理及选择单元，对输入的视频信号进行识别，并根据从外部接收的控制指令，从接收的多路视频信号中选择两路视频信号，对该两路被选中的视频信号进行输入处理后分别输出到所述主通道处理单元和子通道处理单元； 主通道处理单元，接收由所述输入处理及选择单元输入的一路视频信号； 子通道处理单元，接收由所述输入处理及选择单元输入的另一路视频信号，对该另一路视频信号进行图像处理后输出给所述合成处理单元； 合成处理单元，对所述主通道处理单元输出的视频信号和子通道处理单元输出的视频信号进行叠加合成后输出给所述输出格式化单元； 输出格式化单元，用于将由所述合成处理单元输入的视频信号转换成预先指定的视频格式后通过所述输出接口输出。
7.如权利要求6所述的拼接屏，其特征在于，所述的输入处理包括A/D转换、位置调整、时钟锁定中的至少一者。
8.如权利要求6所述的拼接屏，其特征在于，所述的图像处理包括缩放、裁剪、帧率转换、图像质量改善、亮度调整、对比度调整、饱和度调整、伽马校正和拼接中的至少一者。
9.如权利要求6所述的拼接屏，其特征在于，所述的输出接口为VGA接口、DVI接口、RGB数字接口、LVDS差分数字接口中的任意一种。
10.如权利要求6所述的拼接屏，其特征在于，该拼接屏的每一视频处理模块还包括CVBS和YC解码单元、HDMI和DVI解码单元、LVDS解码单元、Display port解包单元、流媒体解码单元和网络视频解包单元；所述的CVBS和YC解码单元、HDMI和DVI解码单元、LVDS解码单元、Display port解包单元、流媒体解码单元和网络视频解包单元的输出端均与所述输入处理及选择单元的输入端电连接。
全文摘要
本发明公开了在拼接屏上实现多层图像显示的方法及其拼接屏，该拼接屏的各拼接单元包括显示器以及依次级联的多个视频处理模块。第一级视频处理模块从多路视频信号中选择两路信号分别进行图像处理后再叠加合成，然后经格式化处理后输出给第二级视频处理模块；第二级视频处理模块从多路视频信号中选择第一级视频处理模块输出的视频信号及另一路视频信号，对另一路视频信号进行图像处理后与从第一级视频处理模块接收的视频信号进行信号叠加合成，然后经格式化处理后输出给下一级视频处理模块；依次类推，最后一级视频处理模块将叠加合成后的视频信号进行格式化处理后，输出至显示器上显示。本发明在拼接屏上实现了三层以上图像的叠加显示或开三个以上的窗口。
文档编号G09G5/14GK102737614SQ20111009249
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者刘显镜, 苏东, 陈养彬 申请人:宁波奇科威智能科技有限公司