LED显示控制方法、图像拼接边缘优化方法及处理装置与流程

本发明涉及显示控制技术领域，尤其涉及一种LED显示控制方法、一种图像拼接边缘优化方法以及一种图像拼接处理装置。

背景技术：

在大分辨率LED显示屏显示控制现场，由于显示屏幕像素点数超过了单张发送卡的带载能力，往往使用视频拼接器或视频处理器的画面拼接功能完成显示。若拼接边缘处的图像信号本身存在大色差或颜色过渡过大时，有时会出现拼接边缘在视觉上出现色彩失真。

图1为现有技术中使用视频拼接器的一种LED显示屏控制系统架构示意图。其中，LED显示屏划分有四个显示区域，视频拼接器对一个完整的输入视频图像进行图像分割操作(或称图像截取操作)分成四块以分别用于带载LED显示屏划分的四个显示区域。当然，图1中的视频拼接器也可以由四个级联的视频处理器来替换，如图2所示；四个视频处理器具有视频输入接口和视频环出接口，从而使得每个视频处理器接收的输入视频图像是一致的；并且，各个视频处理器均会根据自己带载的显示区域的分辨率大小从接收到的输入视频图像中截取相应大小的图像块。

然而，普通的视频拼接器或视频处理器实现画面拼接时没有边缘优化功能，在某些情景下会降低拼接边缘处显示效果，从而影响整体效果，使得显示体验变差。

技术实现要素：

因此，本发明针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种LED显示控制方法、一种图像拼接边缘优化方法以及一种图像拼接处理装置。

具体地，本发明实施例提出的一种LED显示控制方法，包括步骤：(i)在开启拼接后，检测显示屏带载区域的图像拼接边缘；(ii)针对每一个图像拼接边缘，根据初始设定的显示屏带载区域的大小和图像缩放状态在保持图像缩放比不变的前提下确定图像截取边界延伸值和屏幕映射窗口边界延伸值并根据确定的图像截取边界延伸值和屏幕映射窗口边界延伸值在所述图像拼接边缘所在方位上进行图像截取边界延伸和屏幕映射窗口边界延伸，其中所述显示屏带载区域为目标LED显示屏的局部显示区域；(iii)在完成图像截取边界延伸和屏幕映射窗口边界延伸后，对自输入图像数据进行图像截取而得到的图像数据进行优化处理得到优化后图像数据；(iv)将所述优化后图像数据中对应所述显示屏带载区域的图像数据输出至所述目标LED显示屏，且所述优化后图像数据中除对应所述显示屏带载区域的图像数据之外的图像数据不输出至所述目标LED显示屏。

在本发明的一个实施例中，步骤(ii)包括：当所述图像缩放状态为未缩放时，将所述图像截取边界延伸值和所述屏幕映射窗口边界延伸值设定为相等值；以及当所述图像缩放状态为缩放时，将所述屏幕映射窗口边界延伸值和所述图像截取边界延伸值设定为两者的比值等于图像缩放比。

此外，本发明实施例提出的一种图像拼接边缘优化方法，适用于视频拼接器或视频处理器；所述图像拼接边缘优化方法包括步骤：(a)检测显示屏带载区域的图像拼接边缘；(b)在每一个图像拼接边缘所在方位上进行图像截取范围边界延伸以使得从输入图像数据中截取的图像数据包含所述图像拼接边缘另一边的图像数据、以及对屏幕映射窗口进行相应的边界延伸以使图像缩放比保持不变；(c)对从输入图像数据中截取的图像数据进行图像优化处理以得到优化后图像数据；(d)将所述优化后图像数据中对应所述显示屏带载区域的图像数据输出。

在本发明的一个实施例中，所述图像拼接边缘优化方法在步骤(a)之前还包括步骤：响应用户触发拼接操作产生拼接命令来开启拼接功能。

在本发明的一个实施例中，步骤(b)包括：在点对点输出方式下，在所述图像拼接边缘所在方位上，图像截取范围边界延伸的像素点数量等于屏幕映射窗口边界延伸的像素点数量；以及在非点对点输出方式下，在所述图像拼接边缘所在方位上，屏幕映射窗口边界延伸的像素点数量与图像截取范围边界延伸的像素点数量的比值等于所述图像缩放比。

再者，本发明实施例提出的一种图像拼接处理装置，包括微控制器、视频处理芯片以及发送卡逻辑，所述微控制器和所述发送卡逻辑分别电连接所述视频处理芯片。所述视频处理芯片用于：在开启拼接后，检测显示屏带载区域的图像拼接边缘；在每一个图像拼接边缘所在方位上进行图像截取范围边界延伸以使得从输入图像数据中截取的图像数据包含所述图像拼接边缘另一边的图像数据、以及对屏幕映射窗口进行相应的边界延伸以使图像缩放比保持不变；以及对从输入图像数据中截取的图像数据进行图像优化处理以得到优化后图像数据。所述发送卡逻辑用于：从所述优化后图像数据中裁剪出对应所述显示屏带载区域的图像数据进行输出。

在本发明的一个实施例中，所述微控制器用于响应用户触发拼接操作产生拼接命令至所述视频处理芯片来开启拼接。

在本发明的一个实施例中，所述视频处理芯片具体用于：在点对点输出方式下，在所述图像拼接边缘所在方位上，使图像截取范围边界延伸的像素点数量等于屏幕映射窗口边界延伸的像素点数量；以及在非点对点输出方式下，在所述图像拼接边缘所在方位上，使屏幕映射窗口边界延伸的像素点数量与图像截取范围边界延伸的像素点数量的比值等于所述图像缩放比。

在本发明的一个实施例中，所述图像拼接处理装置为配置有一个所述发送卡逻辑的视频处理器或配置有多个所述发送卡逻辑的视频拼接器。

另外，本发明其他实施例提出的一种图像拼接处理装置，包括微控制器、视频处理芯片以及发送卡逻辑，所述微控制器和所述发送卡逻辑分别电连接所述视频处理芯片。所述视频处理芯片用于：在开启拼接后，检测显示屏带载区域的图像拼接边缘；针对每一个图像拼接边缘，根据初始设定的显示屏带载区域的大小和图像缩放状态在保持图像缩放比不变的前提下确定图像截取边界延伸值和屏幕映射窗口边界延伸值并根据确定的图像截取边界延伸值和屏幕映射窗口边界延伸值在所述图像拼接边缘所在方位上进行图像截取边界延伸和屏幕映射窗口边界延伸，其中所述显示屏带载区域为目标LED显示屏的局部显示区域；以及在完成图像截取边界延伸和屏幕映射窗口边界延伸后，对自输入图像数据进行图像截取而得到的图像数据进行优化处理得到优化后图像数据。所述发送卡逻辑用于：将所述优化后图像数据中对应所述显示屏带载区域的图像数据输出而不输出所述优化后图像数据中除对应所述显示屏带载区域的图像数据之外的图像数据。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：(1)由于采用了边界延伸方式，结合视频处理芯片例如STDP8028系列芯片原有的图像优化算法，可以使得视频处理芯片能够优化自身的显示屏带载区域以外的图像数据，从而解决拼接边缘的色彩失真情况，使得处理后拼接边缘处图像质量得到改善；(2)不增添硬件成本，可以采用纯软件设计实现；以及(3)不影响原图像缩放比，有利无害。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为现有技术中使用视频拼接器的一种LED显示屏控制系统架构示意图。

图2为现有技术中使用多个视频处理器的一种LED显示屏控制系统架构示意图。

图3A、图3B和图3C为本发明实施例实现拼接边缘优化的原理过程示意图。

图4为本发明实施例实现拼接边缘优化的视频处理器硬件结构示意图。

图5为本发明实施例实现拼接边缘优化的整体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明下述实施例提供一种可以实现图像拼接边缘优化的技术方案，采用本技术方案可以解决在视频拼接器或视频处理器在拼接边缘处由于图像色差导致的局部显示失真问题，从而可以改善拼接效果、提升拼接品质。

具体地，本技术方案采用“边界延伸”方式，利用屏幕映射窗口和图像截取将原来的图像边界进行扩充，可以使得视频处理器或视频拼接器中的视频处理芯片例如STDP8028系列芯片采集到自身实际带载区域的拼接边缘另一侧的图像信息，从而利用图像优化处理对已经包含拼接边缘的图像信息进行优化。为便于理解，这里以视频处理器的拼接功能为例。此处值得一提的是，屏幕映射窗口典型地为操作系统运行桌面上可映射到显示屏(例如LED显示屏)上进行显示的窗口区域。

下面以左右方向、点对点方式(即无缩放)的两个视频处理器拼接方案进行原理叙述，实际应用中并无此限制，上下左右四个方向均可优化。

如图3A所示，对于拼接边缘优化前的视频处理器1和视频处理器2，假设水平方向各自的屏幕映射窗口值均为X(典型地等于视频处理器1和视频处理器2各自的显示屏带载区域宽度)；由于为点对点方式，所以水平方向各自的图像截取值为x＝X，其也等于视频处理器1和视频处理器2各自的显示屏带载区域宽度；或者说，X和x分别是为使得视频处理器1和视频处理器2实现带载各自的显示屏区域而初始设定的(水平方向上)屏幕映射窗口值和图像截取值，此处初始设定的屏幕映射窗口值和图像截取值例如是由显示屏带载区域大小和图像缩放状态来表示。

如图3B所示，为实现图像拼接边缘优化，首先做如下变化：视频处理器1的图像截取值向右由x增加至(x+y)，视频处理器2的图像截取值向左由x增加至(x+y)；简而言之，即是增加视频处理器1和视频处理器2的图像截取大小以包含各自的显示屏带载区域的拼接边缘另一侧的图像信息。

如图3C所示，然后在图像截取值增加至(x+y)的基础上，视频处理器1的屏幕映射窗口值由X增加至(X+Y)，视频处理器2的屏幕映射窗口值由X增加至(X+Y)，此处的Y＝y，此处增加屏幕映射窗口值的目的是为了使得优化前后的图像缩放比保持不变，也即(X+Y)/(x+y)＝X/x＝Y/y。

经过前述增加图像截取值和屏幕映射窗口值后，视频处理器1和视频处理器2的待处理图像边界已经变为(X+Y)，即进行了图像边界延伸，从而使得视频处理器1中的视频处理芯片能够得到原来的图像边界X右边的图像信息，类似地视频处理器2中的视频处理芯片能够得到原来的图像边界X左边的图像信息，进而利用视频处理芯片中的图像优化算法(例如STDP8028系列芯片硬件自带的图像优化算法)进行图像优化处理。在完成图像优化处理后，视频处理器1和视频处理器2在实际输出图像至显示屏(例如通过发送卡逻辑输出图像至LED显示屏)时，按照X(也即各个视频处理器的显示屏带载区域)的大小输出即可得到优化后图像，并且不会影响原来的图像缩放比。此处值得一提的是，视频处理器1和视频处理器2的显示屏带载区域大小并不限于前述之相等情形，也可以互不相等。

为更清楚地理解本技术方案，下面再给出具体实例进行详细说明：

以点对点方式下水平方向X＝960，x＝960为例进行说明，正常情况下视频处理器1和视频处理器2在水平方向上例如均带载960个像素点，两个视频处理器拼接完成水平方向上1920个像素点的带载。以视频处理器1为例，按如下步骤进行：

一、拼接时图像截取值由960变为964，增加4个像素点的图像截取；此时水平方向上屏幕映射窗口值为960、图像截取值为964；

二、屏幕映射窗口同样开大4个点，由960变为964，此时水平方向上屏幕映射窗口值为964、图像截取值为964；之所以这样做是为了保证优化前后的图像缩放比例不变，而至于为何取“4”个像素点，是因为STDP8028系列芯片目前负向偏移最大(-16)点，为了保证对称统一，正向扩充最大也取16个点，也即在点对点情况下，只要水平方向上扩充的图像截取值和屏幕映射窗口值不超过16个点，均是可行的；也即此处的扩充值取决于所采用的视频处理芯片的性能；

三、由视频处理芯片对图像进行优化处理后，将优化后图像输出至发送卡逻辑的可编程逻辑器件例如FPGA后上屏，虽然水平方向上最终屏幕映射窗口值为964，但由于视频处理器1和2各自的发送卡逻辑带载为水平方向上960个点，所以最终输出显示在水平方向上也只有960个点，图像截取量自然而然也只有960(由于是点对点方式)，如此一来可以保证优化前后显示内容不变。此处的发送卡逻辑作为视频处理器的构成部分，其电连接视频处理芯片的输出且典型地包括可编程逻辑器件、网口和电连接在可编程逻辑器件和网口之间的网络传输模块以实现发送卡功能。

四、由上可知，优化前视频处理器输出显示的水平方向上960大小的内容是最原始的内容，而优化处理后输出显示的水平方向上虽然同样是960大小的内容，但实际上已经是将964的内容拿过来做了图像优化处理后裁剪成960进行输出显示，因为正常不优化时视频处理芯片例如STDP8028系列芯片虽然自身有图像优化算法，但却只能管好自己的显示屏带载区域内的图像数据，对于不属于自己的显示屏带载区域的图像数据无能为力，在某些情况下就会造成拼接边缘处产生色彩失真。而优化处理后，由于实际每个视频处理器都已经将超过自己的显示屏带载区域的图像(也即拼接边缘另一边的图像数据)进行了图像优化处理，就可以使得各个视频处理器带载的图像拼接结合处的图像色彩不产生失真。

需要说明的是，在实现本技术方案的拼接边缘优化处理过程中，若视频处理器并非点对点输出方式，则边界延伸的图像截取值和屏幕映射窗口值(也即图像截取增加值和屏幕映射窗口增加值)便不一样，二者各自为多少取决于当前图像缩放比。举例说明，假设屏幕映射窗口值X为1000点，而图像截取值x为500点，也即其为处于2倍放大状态的一个图像，此时以图像截取值为基准，16点为约束条件来寻找一组合适的Y(屏幕映射窗口增加值或称屏幕映射窗口边界延伸值)和y(图像截取增加值或称图像截取边界延伸值)。具体计算方法可以为：a)计算X和x的最小公倍数，由举例计算得知最小公倍数为1000，记为m；以及b)m除以X得到图像截取边界延伸值(或称图像截取增加值)，m除以x得到屏幕映射窗口边界延伸值(或称屏幕映射窗口增加值)；由举例计算图像截取边界延伸值y为1000除以1000得1，屏幕映射窗口边界延伸值Y为1000除以500为2；即最终图像截取边界延伸值y＝1，屏幕映射窗口边界延伸值Y＝2；Y和y均不大于16，满足约束条件，可以使用。此外，若实际应用中不满足约束条件，则不进行边缘优化。另外，值得一提的是，实际应用时，可利用前述算法(最小公倍数算法)选取一组在约束条件内满足图像缩放比的屏幕映射窗口边界延伸值和图像截取边界延伸值的最小值组合，从而可以加快运算速度、最快得出结果。

参见图4及图5，其中图4为本发明实施例实现拼接边缘优化的视频处理器的硬件结构示意图，以及图5为本发明实施例实现拼接边缘优化的整体流程示意图。

步骤S501：开启拼接；具体可以是由微控制器401例如MCU检测到用户触发拼接操作后向视频处理芯片403例如STDP8028系列芯片发送拼接命令至视频处理芯片403，由视频处理芯片403开启拼接功能。

步骤S502：检测拼接边缘；具体可以是视频处理芯片403根据视频处理器的显示屏带载区域位置与LED显示屏407总分辨率之间的关系得出需要优化的拼接边缘位置；例如LED显示屏407总分辨率大小为1920*1080，视频处理器的显示屏带载区域大小为960*540，起始位置坐标为(0，0)，即处于左上角位置，则需要优化的拼接边缘为右侧和下侧。

步骤S503：判断图像是否缩放；具体可以是根据视频处理芯片403初始设定的图像截取值和屏幕映射窗口值大小对比进行判断，图像截取值和屏幕映射窗口值大小一致说明是点对点方式(也即图像未缩放)，否则如果图像截取值和屏幕映射窗口值大小不一致，则说明图像处于缩放状态。

步骤S504：若判断结果为图像未缩放，即为点对点方式；由于是点对点方式，则此时各个拼接边缘处需要延伸的屏幕映射窗口值Y和图像截取值y应相等，取值范围满足约束条件(例如小于16)即可；待按照得到的图像截取边界延伸值y和屏幕映射窗口边界延伸值Y完成边界延伸后利用视频处理芯片403中的图像优化算法对截取的图像数据整体进行图像优化处理以实现拼接边缘优化。

步骤S505：若判断结果为图像处于缩放状态，可以按照前述最小公倍数算法为每一个拼接边缘计算出一组满足约束条件及图像缩放比的图像截取边界延伸值y和屏幕映射窗口边界延伸值Y，并按照计算出的图像截取边界延伸值y和屏幕映射窗口边界延伸值Y完成边界延伸后利用视频处理芯片403中的图像优化算法对截取的图像数据进行图像优化处理以实现拼接边缘优化。

步骤S506：待完成图像优化处理后，视频处理芯片403发送优化后图像数据至发送卡逻辑405，由发送卡逻辑405中的处理单元例如FPGA将优化后图像数据按照其显示屏带载区域大小输出至LED显示屏407，完成整个流程。此处值得一提的是，由于自视频处理芯片403输入至发送卡逻辑405的优化后图像数据的分辨率(因为进行了前述边界延伸)大于发送卡逻辑405的显示屏带载区域大小，因此发送卡逻辑405在输出图像数据至LED显示屏407的过程中会丢弃多余部分的图像数据(也即进行了图像裁剪)而不输出至LED显示屏407，如此一来可以保证优化前后显示内容不变。换而言之，优化后图像数据中对应显示屏带载区域的图像数据输出至LED显示屏407，而优化后图像数据中除对应显示屏带载区域的图像数据之外的图像数据不输出至LED显示屏407。

综上所述，本发明前述实施例可以达成以下一个或多个有益效果：(1)由于采用了边界延伸方式，结合视频处理芯片例如STDP8028系列芯片原有的图像优化算法，可以使得视频处理芯片能够优化自身的显示屏带载区域以外的图像数据，从而解决拼接边缘的色彩失真情况，使得处理后拼接边缘处图像质量得到改善；(2)不增添硬件成本，可以采用纯软件设计实现；以及(3)不影响原图像缩放比，有利无害。最后需要说明的是，为便于描述，可以将视频拼接器和视频处理器统以及类似设备称为图像拼接处理装置，其中视频拼接器典型地配置有多个发送卡逻辑以及与其电连接的一个或多个视频处理芯片，视频处理器典型地配置有一个发送卡逻辑以及一个视频处理芯片。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。