专利名称：运动补偿控制器和液晶拼接的运动补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到液晶拼接技术领域，特别涉及到一种运动补偿控制器和液晶拼接的运动补偿系统。
技术背景液晶拼接是专为工程应用设计的专业化终端显示设备。它以FPGA (Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)为硬件基础,采用并行高速图形处理技术，实现了多路高速视频信号的统一处理，从根本上取代插卡式拼接控制器，解决了 VGA (Video Graphics Array,视频图形阵列)信号输入数量受到限制的问题。液晶拼接系统的显示功能和效果直接影响到信息的可视化程度和决策的成效，也直接影响整个管理系统的效能的发挥。追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果，历来是人们对视觉感受的一种潜在要求。在液晶拼接系统的基础上，运动补偿控制器的能够适应不同帧频不同带宽的视频图像，并均能使其变得清晰平滑，其可以把帧率为12Hz 60Hz帧不同帧率的视频转换为稳
定的50Hz、60Hz、75Hz......或120Hz，保证显示图像的清晰平滑流畅。但是，现有的技术都
只关注在图像的清晰度上，对图像数据原始帧率的侦测与识别，通常只能侦测24Hz、25Hz、30Hz、50Hz、60Hz等固定帧率，而无法对其它帧率或者动态变化的帧率进行识别，以致在处理高速运动或低巾贞频的图像时，出现拖尾或抖动现象，使得通过液晶拼接幕墙所显示出来的图像不够平滑流畅。
实用新型内容本实用新型的主要目的为提供一种运动补偿控制器和液晶拼接的运动补偿系统，旨在处理高速运动或低帧频的图像时，改善拖尾或抖动现象，能够使通过液晶拼接幕墙所显示出来的图像平滑流畅。本实用新型提供一种运动补偿控制器，包括与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接、用于将接收到的模拟信号转化为数字信号并输出至所述液晶拼接显示装置的运动补偿子卡板，以及与所述运动补偿子卡板连接、用于实现与所述运动补偿子卡板之间的数据通信的运动补偿底板。优选地，运动补偿控制器还包括与所述运动补偿底板连接的电源，通过所述运动补偿底板为所述运动补偿子卡板供电。优选地，所述运动补偿子卡板包括用于接收音/视频接口输入的模拟信号的信号接收模块；用于将所接收到的所述模拟信号中的原始图像进行图像处理而得到数字信号的图像处理模块；用于将所述数字信号输出至所述液晶拼接显示装置的信号输出模块。优选地，所述运动补偿底板包括[0012]控制信号传送模块，与控制所述运动补偿控制器的PC连接，用于将通过操作所述PC的显示界面产生的控制信号传送至所述运动补偿子卡板。优选地，所述图像处理模块包括用于通过启动代码进行硬件初始化并启动应用程序初始化子模块，以及用于获取所述模拟信号中原始图像的图像数据，并在所述原始图像中插入运动补偿图像的图像融合子模块。优选地，所述图像融合子模块包括用于获取到所述模拟信号中原始图像的图像数据后，检测所述图像数据的帧率，根据所述帧率确定运动补偿图像的插入原则的检测及确定单元；用于计算所述图像数据的像素点的运动矢量，并根据所述运动矢量计算出所述运动补偿图像的图像数据的计算单元；用于根据所确定的运动补偿图像的插入原则，以及所述运动补偿图像的图像数·据，在所述原始图像中插入运动补偿图像的图像融合单元。本实用新型还提供一种液晶拼接的运动补偿系统，包括运动补偿控制器和液晶拼接显示装置，所述运动补偿控制器包括与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接、用于将接收到的模拟信号转化为数字信号并输出至所述液晶拼接显示装置的运动补偿子卡板，以及与所述运动补偿子卡板连接、用于实现与所述运动补偿子卡板之间的数据通信的运动补偿底板。本实用新型通过运动补偿控制器的运动补偿子卡板与音/视频接口连接，将接收到的音/视频接口输入的模拟信号转化为数字信号，并将该数字信号输出至液晶拼接显示装置。采用这种方法进行液晶拼接的运动补偿，在处理高速运动或低帧频的图像时，有效地改善了拖尾或抖动现象，使得通过液晶拼接幕墙所显示出来的经过运动补偿后的图像平滑流畅，并且达到了图像视觉效果的提升。
图I为本实用新型运动补偿控制器一实施例的结构示意图；图2为本实用新型运动补偿控制器又一实施例的结构示意图；图3为本实用新型运动补偿控制器的运动补偿子卡板的结构示意图；图4为本实用新型运动补偿控制器中图像处理模块的结构示意图；图5为本实用新型运动补偿控制器中图像融合子模块的结构示意图；图6为本实用新型运动补偿控制器的运动补偿底板的结构示意图；图7为本实用新型液晶拼接的运动补偿系统一实施例的结构示意图。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型提供一种外置在液晶拼接系统中的运动补偿控制器，用于在处理高速运动或低帧频的图像时，对图像进行运动补偿。将该运动补偿控制器与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接，当音/视频接口将AV信号或VGA信号等模拟信号输入时，首先通过运动补偿控制器将该模拟信号接收，并对模拟信号中的原始数据进行捕捉及处理，实现在两帧原始图像之间加插一帧运动补偿图像，提高液晶拼接显示装置的刷新率。参照图1，图I为本实用新型运动补偿控制器一实施例的结构示意图。本实施例所提供的运动补偿控制器，包括与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接、用于将接收到的模拟信号转化为数字信号并输出至液晶拼接显示装置的运动补偿子卡板11，以及与运动补偿子卡板11连接、用于实现与所述运动补偿子卡板11之间的数据通信的运动补偿底板12。在本实施例中，运动补偿控制器包括运动补偿子卡板11和运动补偿底板12，运动补偿子卡板11与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接，用于将接收到的音/视频接口所输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化后的数字信号输出至液晶拼接显示装置，以供其根据该数字信号显示图像画面；运动补偿底板12与运动补偿子卡板11连接，实现与运动补偿子卡板11之间的数据通信。音/视频接口所输入的模拟信号通常为AV信号或VGA信号，运动补偿子卡板11接收该AV信号或VGA信号，并将其进行处理，即转化为数字信号，输出至液晶拼接显示装置。在本实施例中，运动补偿控制器的运动补偿子卡板11的数量与接的液晶显示装置的数量相同，即通过一个运动补偿子卡板11控制液晶拼接系统中相应的一个液晶显示装置。本实用新型实施例，通过运动补偿控制器的运动补偿子卡板11与音/视频接口连接，将接收到的音/视频接口输入的模拟信号转化为数字信号，并将该数字信号输出至液晶拼接显示装置。采用这种方法进行液晶拼接的运动补偿，在处理高速运动或低帧频的图像时，有效地改善了拖尾或抖动现象，使得通过液晶拼接幕墙所显示出来的经过运动补偿后的图像平滑流畅，并且达到了图像视觉效果的提升。参照图2，图2为本实用新型运动补偿控制器又一实施例的结构示意图。在上述实施例的基础上，运动补偿控制器还包括电源13，该电源13与运动补偿底板12连接，并且通过运动补偿底板12为运动补偿子卡板11供电。在本实施例中，运动补偿控制器的电源13可以采用交错式PFC电路+全桥移相开关+12V同步整流+3. 3V和5V的DC-DC降压的组合。其采用6路+12V输出设计，每路最大电流不超过20A ;额定功率为1188W，该额定功率与电源13所标示的1200W的功率相差无几；并且，采用14cm的大型散热风扇，这样不仅可以拥有大风量的散热功能，还可以达到极致静音的宁静效果。参照图3，图3为本实用新型运动补偿控制器的运动补偿子卡板的结构示意图。在本发明运动补偿控制器一实施例的基础上，运动补偿控制器的运动补偿子卡板11包括用于接收音/视频接口输入的模拟信号的信号接收模块111;用于将所接收到的模拟信号中的原始图像进行图像处理而得到数字信号的图像处理模块112 ;用于将数字信号输出至液晶拼接显示装置的信号输出模块113。在本实施例中，运动补偿子卡板11包括用于接收液晶拼接显示装置的音/视频接口输入的模拟信号的信号接收模块111，用于将模拟信号进行图像处理的图像处理模块112，以及将经过图像处理模块112处理后得到的数字信号输出至液晶拼接显示装置的信号输出模块113。当需要通过运动补偿控制器进行运动补偿时，由于运动补偿控制器的运动补偿子卡板11与音/视频接口连接，便可以通过其信号接收模块111接收液晶拼接显示装置所输入的AV信号或VGA信号等模拟信号；当接收到模拟信号后，通过图像处理模块112获取该模拟信号中的原始图像，并对其进行图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等算法处理，最终得到数字信号；通过信号输出模块113将所得到的数字信号输出至液晶拼接显示装置，以供其显示出高清的数字图像。运动补偿子卡板11通过信号接收模块111接收液晶拼接显示装置的音/视频接口输入的模拟信号，并通过图像处理模块112将模拟信号进行图像处理，以及通过信号输出模块113将经过图像处理模块112处理的数字信号输出至液晶拼接显示装置。这样，在处理高速运动或低帧频的图像时，便可进一步有效地改善了拖尾或抖动现象，并且进一步达到了图像视觉效果的提升。
参照图4，图4为本实用新型运动补偿控制器中图像处理模块的结构示意图。在上述实施例中，图像处理模块112进一步包括用于通过启动代码进行硬件初始化并启动应用程序初始化子模块1121，以及用于获取模拟信号中原始图像的图像数据，并在原始图像中插入运动补偿图像的图像融合子模块 1122。在本实施例中，图像处理模块112包括用于通过启动代码进行硬件初始化，并在所有硬件初始化完成后启动应用程序的初始化子模块1121 ;以及用于获取模拟信号中原始图像的图像数据，并在原始图像中插入运动补偿图像从而完成图像融合功能的图像融合子模块1122。初始化子模块1121实质上可以为图像处理片上系统，并通过该图像处理片上系统来进行图像处理，其是指在单一芯片上的数字计算机系统。而对模拟信号中的原始图像进行图像处理，实质上是通过图像融合子模块1122对该原始图像的图像数据进行图像融合。图像融合按照信息提取的层次，通常可以分为像素级图像融合、特征级图像融合和决策级图像融合。像素级图像融合作为最基本的融合，它是特征级图像融合和决策级图像融合的基础。在初始化子模块1121即图像处理片上系统中编写有系统启动代码，该系统启动代码是用来初始化电路以及用来为高级语言写的软件做好运行前准备的一小段汇编语言，在该图像处理片上系统中，系统启动代码部分一般被称为板级支持包。当系统上电后，通过初始化子模块1121并利用系统启动代码首先进行硬件初始化，然后处理器将Flash中的系统启动代码初始数据分别拷贝到内存中并执行，该系统启动代码重新对系统和外设进行一次全面的初始化，初始化工作完成后，启动应用程序，系统准备完毕，可以开始正常工作。而当系统启动代码完成基本软硬件环境初始化后，对于有操作系统的情况下，通过初始化子模块1121启动操作系统、启动内存管理、任务调度以及加载驱动程序等，最后执行应用程序或等待用户命令；对于没有操作系统的系统直接执行应用程序或等待用户命令。在本实施例中，通过系统启动代码启动系统的具体流程如下I、设置中断和异常向量。[0056]2、完成系统启动所必须的最小配置，某些处理器芯片包含一个或几个全局寄存器，这些寄存器必须在系统启动的最初进行配置。3、设置看门狗，用户设计的部分外围电路如果必须在系统启动时初始化，就可以
放在这一步。4、配置系统所使用的存储器，包括Flash，SRAM和DRAM等，并为他们分配地址空间。如果系统使用了 DRAM或其它外设，就需要设置相关的寄存器，以确定其刷新频率，数据总线宽度等信息，初始化存储器系统。有些芯片可通过寄存器编程初始化存储器系统，而对于较复杂系统通常集成有MMU(Memory Management Unit,内存管理单元)来管理内存空间。5、为处理器的每个工作模式设置栈指针，片上处理器有多种工作模式，每种工作模式都需要设置单独的栈空间。6、变量初始化，这里的变量指的是在软件中定义的已经赋好初值的全局变量，启 动过程中需要将这部分变量从只读区域，也就是Flash拷贝到读写区域中，因为这部分变量的值在软件运行时有可能重新赋值。还有一种变量不需要处理，就是已经赋好初值的静态全局变量，这部分变量在软件运行过程中不会改变，因此可以直接固化在只读的Flash或 EEPROM (ElectricalIy Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦可编程只读存储器)中。7、数据区准备，对于软件中所有未赋初值的全局变量，启动过程中需要将这部分变量所在区域全部清零。8、调用高级语言入口函数，比如main函数等。当通过系统启动代码启动系统后，通过图像融合子模块122首先获取音/视频接口所输入的模拟信号中原始图像的图像数据，并且采用线性预测的方法对原始图像的图像数据进行图像处理算法，最终根据处理结果在该原始图像中插入运动补偿图像，完成图像融合。通过初始化子模块1121进行硬件初始化，并在完成了基本的软硬件初始化后，启动应用程序；通过图像融合子模块1122获取模拟信号中原始图像的图像数据，并采用线性预测的方法，在原始图像中插入运动补偿图像，从而实现对原始图像进行图像融合。这样，进一步保证了通过液晶拼接幕墙所显示出来的经过运动补偿后的图像平滑流畅，不会出现拖尾或抖动现象。参照图5，图5为本实用新型运动补偿控制器中图像融合子模块的结构示意图。在上述实施例中，图像融合子模块1122进一步包括用于获取到模拟信号中原始图像的图像数据后，检测图像数据的帧率，根据帧率确定运动补偿图像的插入原则的检测及确定单元11221 ；用于计算图像数据的像素点的运动矢量，并根据运动矢量计算出运动补偿图像的图像数据的计算单元11222;用于根据所确定的运动补偿图像的插入原则，以及运动补偿图像的图像数据，在原始图像中插入运动补偿图像的图像融合单元11223。在本实施例中，当获取到模拟信号中原始图像的图像数据后，首先利用CPU高速的计算处理能力对模拟信号逐点比较，通过检测及确定单元11221检测出图像数据的帧率，从而根据所检测出的图像数据的帧率，确定所需要插入的运动补偿图像的插入原则，即确定所需要插入的运动补偿图像的数量以及该运动补偿图像的的帧率。在检测出图像数据的帧率，并根据图像数据的帧率确定运动补偿图像的插入原则后，通过计算单元11222对原始图像的图像数据中所有的像素点的运动矢量进行计算，并根据计算得出的运动矢量，进一步通过计算得出所需要插入的运动补偿图像的图像数据。然后，根据所确定的运动补偿图像的插入原则以及运动补偿图像的的帧率，通过图像融合单元11223在原始图像中插入相应的运动补偿图像。通过线性预测的方法对原始图像的图像数据进行图像处理算法的过程如下本实施例中，稳态高斯信源模型是对自然图像的近似描述，而线性预测是高斯信号去相关的有效工具。LS预测算法采用统一的预测模型，隐式地预测边缘的走向，显著地提高了原始图像像素值预测的精度。利用N阶马尔可夫模型对原始图像序列Xn进行预测的模型为预测序列按就近原·贝IJ选取，其位置分布如下，其中各像素点的顺序可随机排列。·Xn-Il Xn_8 Xn_6 Xn_9 Xn-12Xn-7 Xn_3 Xn_2 Xn_4 Xn-10Xn-5 Xn-I Xn为了确定预测系数a k，可设定一个双矩形的训练窗口。对训练窗口内的每个像素而言，预测序列以及预测目标的像素值都是已知的，这样就可按照最小平方误差准则求解
a ko原始图像像素点的个数为M=2TX (T+1)，可以构成一个M维向量。y= [Xn-1, Xn-2...，Xn-M] T,则预测矩阵为
权利要求1.一种运动补偿控制器，其特征在于，包括与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接、用于将接收到的模拟信号转化为数字信号并输出至所述液晶拼接显示装置的运动补偿子卡板，以及与所述运动补偿子卡板连接、用于实现与所述运动补偿子卡板之间的数据通信的运动补偿底板。
2.如权利要求I所述的运动补偿控制器，其特征在于，还包括与所述运动补偿底板连接的电源，通过所述运动补偿底板为所述运动补偿子卡板供电。
3.如权利要求2所述的运动补偿控制器，其特征在于，所述运动补偿子卡板包括 用于接收音/视频接口输入的模拟信号的信号接收模块； 用于将所接收到的所述模拟信号中的原始图像进行图像处理而得到数字信号的图像处理模块； 用于将所述数字信号输出至所述液晶拼接显示装置的信号输出模块。
4.如权利要求2所述的运动补偿控制器，其特征在于，所述运动补偿底板包括 控制信号传送模块，与控制所述运动补偿控制器的PC连接，用于将通过操作所述PC的显示界面产生的控制信号传送至所述运动补偿子卡板。
5.如权利要求3所述的运动补偿控制器，其特征在于，所述图像处理模块包括用于通过启动代码进行硬件初始化并启动应用程序初始化子模块，以及用于获取所述模拟信号中原始图像的图像数据，并在所述原始图像中插入运动补偿图像的图像融合子模块。
6.如权利要求5所述的运动补偿控制器，其特征在于，所述图像融合子模块包括 用于获取到所述模拟信号中原始图像的图像数据后，检测所述图像数据的帧率，根据所述帧率确定运动补偿图像的插入原则的检测及确定单元； 用于计算所述图像数据的像素点的运动矢量，并根据所述运动矢量计算出所述运动补偿图像的图像数据的计算单元； 用于根据所确定的运动补偿图像的插入原则，以及所述运动补偿图像的图像数据，在所述原始图像中插入运动补偿图像的图像融合单元。
7.一种液晶拼接的运动补偿系统，包括运动补偿控制器和液晶拼接显示装置，其特征在于，所述运动补偿控制器为如权利要求I至6中任一项所述的运动补偿控制器。
专利摘要本实用新型公开了一种运动补偿控制器，包括与液晶拼接显示装置的音/视频接口连接、用于将接收到的模拟信号转化为数字信号并输出至液晶拼接显示装置的运动补偿子卡板，以及与运动补偿子卡板连接、用于实现与运动补偿子卡板之间的数据通信的运动补偿底板。本实用新型还公开了一种包括运动补偿控制器和液晶拼接显示装置的液晶拼接的运动补偿系统。通过本实用新型所公开的方案，在处理高速运动或低帧频的图像时，有效地改善了拖尾或抖动现象，使得通过液晶拼接幕墙所显示出来的经过运动补偿后的图像平滑流畅，并且达到了图像视觉效果的提升。
文档编号H04N5/21GK202736460SQ20122038641
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者赵锦志, 张鑫, 杨泽钰, 骆书洪 申请人:深圳市创维群欣安防科技有限公司