专利名称：：一种图像叠加装置及其方法
技术领域：
：本发明涉及电子显示系统领域，特别涉及一种图像叠加装置及其方法。
背景技术：
：拼接显示处理系统作为一种新型的显示设备，获得越来越广泛的应用。性能要求越来越高，特别是显示速度的要求，比如500万像素以上的3D图像刷新率为60Hz，这对于显示信号的传输速率提出了新的要求；拼接显示墙除了显示计算机桌面或大型应用外，还要显示来自监控摄像头、DVD播放器、电脑的显示输出信号、网络显示数据和IP视频数据等。对于各个图像采集通道采集到的图像信息，通常需要在整个拼接显示墙上进行叠加显示输出。图1是现有技术中的拼接显示处理系统，一台拼接显示处理器要启动显示32个显示单元(16张PCI显示插卡)，还要完成16路视频信号(4张PCI插卡)和4路RGB信号(电脑信号)的采集(2张PCI插卡)，插槽总数达到22个。由于一台拼接显示处理器PCI的速度限制，同时处理图像信息的叠加以及其他各种应用，使得该拼接显示处理器不堪重负，显示速度比较慢，刷新率很低，所以只能处理一些简单应用。专利号为ZL200510037591.0,名称为多层实时图^^叠加控制器的发明专利，公开了一种多层实时图像叠加控制器，其包括核心控制模块、输出模块和多个输入模块，该核心控制模块、输出模块和多个输入模块通过信号总线及背板相连接，核心控制模块产生整个图像叠加控制器所需要的像素时钟及同步信号，这些信号传递给连接在信号总线上的所有信号处理模块，使所有进入信号中心的图像信号同步。每个显示单元能够实现多达11层图像的叠加。假如有16个显示单元组成的拼接显示系统，每个显示单元都要接入1路桌面RGB信号、10个视频信号或RGB信号，累计就有176条视频信号或RGB信号传输线及至少有176个接插口及其接口电路。而且绝大部分输入图像信息需要通过视频交换矩阵或RGB交换矩阵进行处理，这样又要增加160条视频信号传输线及160个接插口及其接口电路。该图像控制器还要对各个输入图像信息进行缩放处理，需要大量的硬件资源来完成。所以采用这样的图像叠加控制器的拼接显示系统成本比较高，生产调试复杂，安装维护都不方便。
发明内容本发明提供了一种图像叠加方法及其装置，其实现成本低，生产、安装和维护比较方便。本发明的技术方案是一种图像叠加装置，包括接入电路、存储器、颜色开关比较电路和输出电路；所述接入电路的一端通过所述存储器和所述输出电路连接；所述颜色开关比较电路的一端与所述接入电路连接，另一端与所述输出电路连接；接入电路的另一端分别与桌面处理器和至少一个信号接收处理器的输出接口连接；接入电路，用于接收桌面处理器的桌面图像信息及至少一个信号接收处理器的视频图像，并对接收到的所述桌面图像信息及所述视频图像进行串并转换；所述桌面图像信息包括所述桌面处理器的视频图像，及所述信号接收处理器的视频图像在桌面处理器的开窗区域显示的特定颜色信息；存储器，用于对所述串并转换后的所述桌面图像信息及所述信号接收处理器的视频图像进行存储；颜色开关比较电路，用于根据所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述信号接收处理器的视频图像及所述桌面处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息，将所述位置叠加信息发送给所述输出电路；输出电路，接收所述位置叠加信息并根据所述位置叠加信息从存储器读出所需的图像信息，并完成并串转换后输出。一种图像叠加方法，包括步骤接收桌面处理器的桌面图像信息和至少一个信号接收处理器的视频图像；所述桌面图像信息包括所述桌面处理器的视频图像，及所述信号接收处理器的视频图像在桌面处理器的开窗区域显示的特定颜色信息；对所述桌面图像信息及所述信号接收处理器的视频图像进行串并转换；对所述串并转换后的第一图像桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像根据预先分配的存储区进行存储；根据第二图像各自的所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述桌面处理器的视频图像和所述信号接收处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息，并根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息进行并串转换后输出。本发明的图像叠加装置，可以全部采用硬件电路实现，可以实现传统的拼接显示处理器的对图像进行叠加处理的部分功能，这样可以释放拼接显示处理器的CPU处理能力用来处理拼接显示系统其他单元的应用，使得采用本发明的图像叠加装置的拼接显示系统的处理速度比较快，刷新率比采用本发明的图像叠加装置，可以直接和多个通用的PC处理器平台一起构成拼接显示系统，各PC处理器平台可以并行工作，使得采用本发明装置的整个拼接显示系统成本低，生产、安装和维护比较方便。图l是现有技术中拼接显示系统的原理图；图2是本发明图像叠加方法一实施例的流程图；图3是本发明图像叠加方法一实施例的流程图；图4是本发明图像叠加装置一实施例的原理框图；图5是本发明图像叠加装置一实施例的原理框图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做一详细的阐述。本发明的图像叠加方法，如图2,包括步骤S101、接收桌面处理器的桌面图像信息及至少一个信号接收处理器的一路视频图像。其中所述桌面图像信息包括在所述桌面处理器显示的包含了桌面处理器自身的视频图像，及所述信号接收处理器在桌面处理器上的开窗区域显示的特定颜色信息。信号接收处理器的视频图像在桌面处理器上开窗显示的区域采用特定颜色显示，即信号接收处理器的视频图像在桌面处理器上显示的窗口区域只显示一种单一的颜色，以便于区分识別。每一个信号接收处理器的视频图像都对应一个特定颜色信息，该特定颜色信息与正常显示的像素编码有明显不同。所述特定颜色信息编码可以采用下表的示例形式<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>S102、对接收到的所述桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像进行串并转换。其中在一实施例中，可以采用TMDS协议进行转换，同时可以产生图像传输过程中所需要的像素时钟及行同步信号、帧同步信号。5103、对所述串并转换后的桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像根据预先分配的存储区进行存储。由于接收到的桌面图像信息和视频图像来自不同的处理器，在各个处理器之间采用不同长度的传输线，因此在信息的传输过程中可能产生线路传输的延时，因此本发明中对串并转换后的桌面图像信息和视频图像进行存储，以便对各路处理器发送的图像存储之后进行精确的帧同步控制。在一实施例中可以根据桌面处理器和信号接收处理器的个数设定存储区的个数，存储区的个数可以和桌面处理器、信号接收处理器的个数和相等，这样就可以将串并转换后的桌面图像信息和信号接收处理器的视频图像分别存储到各自的存储区里。5104、根据所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述桌面处理器的视频图像及所述信号接收处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息。由于信号接收处理器的视频图像在桌面处理器上有特定颜色信息，则可以根据桌面处理器上显示的特定颜色信息获取桌面处理器的视频图像和信号接收处理器的视频图像的位置叠加信息。当所述桌面图像信息和信号接收处理器的视频图像分别存储到各自的存储区时，所述位置叠加信息可以包括各个存储区的顺序读取信息，在具体实现时，可以采用颜色开关比较电路，当比较结果和信号接收处理器的特定颜色信息一致时，输出选通该信号接收处理器的存储区的地址信息，比较结果不一致时输出桌面处理器的存储区的地址信息，该地址选通信息和其它时钟、帧同步产生的读取地址组合成各个存储区的读地址编码信息，根据该读地址编码信息可以从各个存储区里读取当前需要输出的图像信息。S105、根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息完成并串转换后进4亍输出。考虑到从所述桌面图像信息中获取所述桌面处理器的视频图像和所述信号接收处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息，这个过程需要一定的延时，且桌面图像信息和信号接收处理器的视频图像经不同的传输路径传输到接入电路，两个传输路径中存在信号传输延时的差异。为了同步输出图像信息，在一实施例中，步骤S105中，在预先设定的延时时间后根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息并串转换后进行输出。如图3,在一实施例中，也可以在步-骤S104和步骤S105之间还包括步骤S106:设定一延时时间，该延时时间的长短可以根据实际需要来设定。步骤S105、在该延时时间之后根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息并串转换后进行输出。本发明还揭示了一种图像叠加装置，如图4,其包括接入电路、存储器、颜色开关比较电路和输出电路；所述接入电路的一端通过所述存储器和所述输出电路连接；所述颜色开关比较电路的一端与所述接入电路连接，另一端与所述输出电路连接；接入电路的另一端分别与桌面处理器和至少一个信号接收处理器的输出接口连接；接入电路，用于接收桌面处理器的桌面图像信息及至少一个信号接收处理器的视频图像；所述桌面图像信息包括在所述桌面处理器上显示的包含所述桌面处理器自身的视频图像，及所述信号接收处理器在桌面处理器上的开窗区域显示的特定颜色信息。该接入电路与桌面处理器及至少一个信号接收处理器的输出接口连接。在一实施例中，输入接口个数与桌面处理器和信号接收处理器的个数的和相等，且接入电路和所述桌面处理器、信号接收处理器的输出接口采用DVIduallink接口连接。接入电路在完成接收之后并对接收到的所述桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像进行串并转换。具体实施时，可以采用TMDS协议对所述桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像进行串并转换，同时还可以产生图像传输过程中所需的像素时钟及行、帧同步信号。存储器，用于对所述串并转换后的桌面图像信息及信号接收处理器的视频图像进行存储。在一实施例中，存储器可以设置至少两个存储区，可以对所述串并转换后的桌面图像信息和信号接收处理器的视频图像分别进行存储，即将所述桌面图像信息和信号接收处理器的视频图像分别存储到各自的存储区里。颜色开关(colorkey)比较电路，根据所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述桌面处理器的视频图像和所述信号处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息。由于信号接收处理器的视频图像在桌面处理器上有特定颜色信息，则可以根据桌面处理器上显示的特定颜色信息获取桌面处理器的视频图像和信号接收处理器的位置叠加信息。当所述桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像分别存储到各自的存储区时，所述位置叠加信息可以包括各个存储区的顺序读取信息，在具体实现时，比较各个信号接收处理器的特定颜色信息，当比较结果和其中一个信号接收处理器的特定颜色信息一致时，输出该信号接收处理器所在存储区的地址信息，比较结果不一致时输出桌面处理器所在的存储区的地址信息，该地址信息和其它时钟、帧同步产生的读取地址组合成各个存储区的读地址编码信息，根据该读地址编码信息可以从各个存储区里读取当前需要输出的图像信息。输出电路，接收颜色开关比较电路的位置叠加信息，根据所述位置叠加信息从存储器读出所需的图像信息，并完成并串转换后输出。在一实施例中，可以采用TMDS协议进行并串转换。由此可见本发明的图像叠加装置，可以全部采用硬件电路实现，可以实现传统的拼接显示处理器的对图像进行叠加处理的部分功能，这样可以释放拼接显示处理器的CPU处理能力用来处理拼接显示系统其他单元的应用，使得采用本发明的图像叠加装置的拼接显示系统的处理速度比较快，刷新率比较高。且本发明中各个输入输出的接口可以采用标准的PC显卡接口，因此采用本发明的图^f象叠加装置，可以直接和多个通用的PC处理器平台一起构成拼接显示系统，各PC处理器平台可以并行工作，使得采用本发明装置的整个拼接显示系统成本低，生产、安装和维护比较方便。在一实施例中，如图5，本发明图像叠加装置还可以包括延时电路，连接在所述颜色开关比较电路和所述输出电路之间，用于设定延时时间，所述输出电路在该延时时间之后根据所述位置叠加信息从所述存储器里选取所需的图像信息并串转换后进行输出。可以保证输出电路输出的图像信息同步。结合上述工作原理，下面详述一下本发明的图像叠加装置的具体实施例。本发明的图像叠加装置中的接入电路和桌面处理器、信号接收处理器之间的接口采用DVIduallink接口，桌面处理器、信号接收处理器直接采用显卡的DVI接口输出高频显示信号，每一路DVIduallink接口可以承载的最大数据速率为330M像素/秒，可支持分辨率为2048xl5365)60hz的图像画面。根据整个显示拼接系统的需要，接入电路可以提供4路DVIduallink的输入接口，提供给一个桌面处理器及3个信号接收处理器接入的需要，并产生一3各DVIduallink的输出接口。对于每一3各DVIduallink输入图4象信号，接入电路可以通过两片芯片Sil161采用主从工作模式的方式进行接收，另外芯片Sil161还可以实现将每一路处理器器差分传输的图像信号，通过TMDS协议转化为48位并行的RGB数字图像信息，实现串并转换电路的功能，将图像传输速率从330M像素/秒降低到165M像素/秒，同时产生图像传输所需要的像素时钟及行、场同步信号。4路经TMDS协议转化之后的RGB图像信息，全部接入一片FPGA(可编程逻辑芯片)进行处理，FPGA可以实现对串并转换的图像进行緩存、从桌面图像信息中提取出叠加控制信息并根据该叠加控制信息进行输出的功能。考虑到每一路信号有48位数据输入及其他控制信号的输入，图像叠加之后并有一路48位数据的输出，所以在设计上采用一片ALTERA公司的EP3C16F484规格的FPGA,可以提供最多346个I/O的管脚及504Kbits的存储空间，可以满足图像叠加装置所需要的内部对接收的图像暂时进行存储的需要。由于输入图像叠加装置的4路图像信号来自于不同的处理器，在各个处理器之间采用不同长度的DVIcable和图像叠加装置进行连接，因此在信号的传输过程中可能产生线路传输的延时，对于线路延时的原因及延时的时间范围需要有一个初步的估计，以便在FPGA内部设计合理的信号存储区域，对各路图像信号进行存储之后进行精确的帧同步控制。为了给整个图像叠加装置找到一个基点，本发明采用桌面图像信号的帧同步信号作为整个时序电路的基点。之所以选择这一路信号，是因为在这路信号当中，承载着本发明需要的叠加控制信号。从桌面处理器的桌面图像信号当中提取出有效的控制信号(存储区的读地址信息)的同时，这个控制信号和最先达到以及最后达到的信号之间的延时差距不会大于32个像素时钟。这样就需要为每一路输入的图像信号设置一个32x2区间的数据存储区，输入的数据在两个区间之间轮流存取，总共需要的存储空间为3x2x(32x2)x4=1.5KByte或者4x64x48bit。4路输入图像信号进入FPGA之后，先进入数据存储区域进行存储，根据存储区的大小，需要8位地址线进行控制，数据存储的写入地址控制信号，前2位由预先分配的特定颜色编码信息(colorkey)进行控制，后6位由帧同步信号和像素时钟通过计数器计数产生。叠加控制信号采用colorkey的方式产生，即需要在桌面开窗的区域采用特定颜色显示，每一路处理器器对应一个独立的特定颜色信号即一个唯一的colorkey的编码，且此特定颜色信号对应的R/G/B编码与正常显示的像素编码有明显区别，以{更于可以在桌面#_素码流当中正常识别并提取该叠加控制信号。桌面图像信息扫描时，开窗区域的特定颜色信息随整个桌面的图像信息一起被扫描成图像信息传输到接入电路。桌面图像信号被导入FPGA之后，通过预置的针对4个输入链路的颜色开关比较电路，从桌面图像信号当中提取出相应的叠加控制信号，此信号通过编码组合成2位读地址控制信号，以控制从4个独立的图像信息存储区域当中选取需要的图像信息进行输出，其他6位读地址控制信号同样通过帧同步信号和像素时钟计数产生。综上所述，本发明的图像叠加装置，可以全部采用硬件电路实现，可以实现传统的拼接显示处理器的对图像进行叠加处理的部分功能，这样可以释放拼接显示处理器的CPU处理能力用来处理拼接显示系统其他单元的应用，使得采用本发明的图像叠加装置的拼接显示系统的处理速度比较快，刷新率比较高。且本发明中各个输入输出的接口可以采用标准的PC显卡接口，因此采用本发明的图像叠加装置，可以直接和多个通用的PC处理器平台一起构成拼接显示系统，各PC处理器平台可以并行工作，使得采用本发明装置的整个拼接显示系统成本低，生产、安装和维护比较方便。进一步的本发明的图像叠加装置，对于各路输入图像信息采用存储器存储，之后在预设延时时间后同步输出的方式，完全不用CPU参与，硬件结构简单，成本较低。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。权利要求1、一种图像叠加装置，其特征在于，包括接入电路、存储器、颜色开关比较电路和输出电路；所述接入电路的一端通过所述存储器和所述输出电路连接；所述颜色开关比较电路的一端与所述接入电路连接，另一端与所述输出电路连接；接入电路的另一端分别与桌面处理器和至少一个信号接收处理器的输出接口连接；接入电路，用于接收桌面处理器的桌面图像信息及至少一个信号接收处理器的视频图像，并对接收到的所述桌面图像信息及所述视频图像进行串并转换；所述桌面图像信息包括所述桌面处理器的视频图像，及所述信号接收处理器的视频图像在桌面处理器的开窗区域显示的特定颜色信息；存储器，用于对所述串并转换后的所述桌面图像信息及所述信号接收处理器的视频图像进行存储；颜色开关比较电路，用于根据所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述信号接收处理器的视频图像及所述桌面处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息，将所述位置叠加信息发送给所述输出电路；输出电路，接收所述位置叠加信息并根据所述位置叠加信息从存储器读出所需的图像信息，并完成并串转换后输出。2、根据权利要求1所述的图像叠加装置，其特征在于还包括，延时电路，连接在所述颜色开关比较电路和所述输出电路之间，用于预先设定延时时间，所述输出电路在该预先设定的延时时间之后根据所述位置叠加信息从所述存储器里选取所需的图像信息并完成串转换后进行输出。3、根据权利要求1或2所述的图像叠加装置，其特征在于所述存储器设置至少两个存储区，用于对所述串并转换后的桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像分别进行存储。4、根据权利要求3所述的图像叠加装置，其特征在于所述位置叠加信息包括所述桌面处理器的视频图像和所述信号接收处理器的视频图像的顺序读取信息。5、根据权利要求l所述的图像叠加装置，其特征在于所述桌面处理器和至少一个信号接收处理器的输出接口采用DVIduallink接口与所述接入电路连接。6、一种图像叠加方法，其特征在于，包括步骤接收桌面处理器的桌面图像信息和至少一个信号接收处理器的视频图像；所述桌面图像信息包括所述桌面处理器的视频图像，及所述信号接收处理器的视频图像在桌面处理器的开窗区域显示的特定颜色信息；对所述桌面图像信息及所述信号接收处理器的视频图像进行串并转换；对所述串并转换后的桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像根据预先分配的存储区进行存储；根据所述特定颜色信息，从所述桌面图像信息中获取所述桌面处理器的视频图像和所述信号接收处理器的视频图像在所述桌面处理器上的位置叠加信息，并根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息并完成串转换后输出。7、根据权利要求6所述的图像叠加方法，其特征在于在预先设置的延时时间之后根据所述位置叠加信息从所述存储区里选取所需的图像信息进行输出。8、根据权利要求6或7所述的图像叠加方法，其特征在于所述存储区的数目与所述信号接收处理器、桌面处理器个数的和相等，所述桌面图像信息和所述信号接收处理器的视频图像存储到预先分配的各自的存储区里。9、根据权利要求8所述的图像叠加方法，其特征在于所述位置叠加信息包括各个存储区的顺序读取信息。全文摘要本发明公开了一种图像叠加装置及其方法，其装置包括接入电路、存储器、颜色开关比较电路和输出电路；所述接入电路的一端通过所述存储器所述输出电路连接，颜色开关比较电路连接在所述接入电路和所述输出电路之间；接入电路的另一端分别与桌面处理器和至少一个信号接收处理器的输出接口连接。本发明的图像叠加装置，可以全部采用硬件电路来实现，各个输入输出的接口可以采用标准的PC显卡接口，因此采用本发明的图像叠加装置，可以直接和多个通用的PC处理器平台一起构成拼接显示系统，使得采用本发明装置的拼接显示系统，各处理器平台可以并行工作，整个拼接显示系统成本低，生产、安装和维护比较方便。文档编号G09G5/00GK101355656SQ20081019835公开日2009年1月28日申请日期2008年9月5日优先权日2008年9月5日发明者卢如西,响李申请人:广东威创视讯科技股份有限公司