一种分布式采集同步显示系统的制作方法

本实用新型涉及图像处理设备技术领域，尤其涉及一种分布式采集同步显示系统。

背景技术：

现有技术中，根据显卡单端口输出的一幅完整的图像，由分布式采集编码盒单端口对完整的图像进行采集，使用无线网络传输或者本地传输的方式将上述采集的完整图像发送至解码显示卡进行图像的抠图、缩放等处理，将处理后的图像发送至多个输出端口，将多个输出端口输出的图像进行拼结得到完整的图像，将上述完整的图像同步显示在上述显示器上。

但现有技术中存在以下缺点：

对显卡的单端口输出的完整图像进行采集时，为了将采集的完整图像满足高分辨率的显示效果，对分布式采集编码盒的采集系统、传输系统、图像再处理系统的软硬件均要求较高，对高分辨率的图像进行显示时，无法满足图像显示要求，甚至存在显示器上图像噪点较大且图像模糊的问题；

另外，使用本地传输的方式将上述采集的完整图像发送至解码显示卡进行图像处理时，图像的传输距离受限，根据对视频分辨率显示的需求，要求图像的传输距离不能太长，导致无法实现远距离的传输高分辨率的图像在显示器上显示。

技术实现要素：

本实用新型提供一种分布式采集同步显示系统，可以实现远距离传输高分辨率的图像并将图像清晰的显示在显示器上。

本实用新型提供一种分布式采集同步显示系统，该系统包括：至少一个显卡、至少一个分布式采集设备、至少一个显示设备以及一个处理设备，其中：

每个显卡包括至少两个输出端口，所述显卡用于将采集的完整图像分成至少两个局部图像，将每个局部图像通过对应的一个输出端口输出；

每个分布式采集设备对应连接一个处理设备，每个分布式采集设备包括至少一个输入端口，每个输入端口连接显卡的一个输出端口，通过所述每个输入端口从连接显卡的输出端口接收局部图像输出到连接的处理设备；

所述处理设备对连接的分布式采集设备输出的局部图像进行处理得到显示图像，将每个显示图像输出到对应的显示设备；

每个显示设备用于显示从处理设备接收的显示图像并处理。

本实用新型提供了一种分布式采集同步显示系统，具有以下有益效果：

能够使用无线网络传输采集的图像，将采集的图像处理后显示在显示器上，实现远距离传输高分辨率的图像；

利用至少两个分布式采集设备对显卡的多个端口进行图像的采集，将每个端口输出的图像进行同步处理，将同步后的图像进行拼结，在显示设备上显示，实现对高分辨率图像的清晰显示。

附图说明

图1为一种分布式采集同步显示系统；

图2为显卡对应的显示设备显示图；

图3为一种分布式采集同步显示系统具体实施图；

图4为显卡的端口输出时序同步图；

图5为处理设备控制分布式采集设备的每个采集通道同步流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实用新型提供了一种分布式采集同步显示系统，如图1所示，该系统包括至少一个显卡101如显卡1、至少一个分布式采集设备102如分布式采集设备1、至少一个显示设备103如显示设备1以及一个处理设备104，其中：

每个显卡包括至少两个输出端口，上述显卡用于将采集的完整图像分成至少两个局部图像，将每个局部图像通过对应的一个输出端口输出；

每个分布式采集设备对应连接一个处理设备，每个分布式采集设备包括至少一个输入端口，每个输入端口连接显卡的一个输出端口，通过上述每个输入端口从连接显卡的输出端口接收局部图像并输出到连接的处理设备；

实施中，分布式采集设备的个数与显卡的输出端口的个数有关，可以根据显卡的输出端口个数确定使用的分布式采集设备的个数。

具体的，如果显卡的输出端口的个数小于等于一个分布式采集设备的输入端口，那么一个显卡对应一个分布式采集设备进行连接，显卡的每个输出端口与分布式采集设备的输入端口连接；如果显卡的输出端口的个数大于一个分布式采集设备的输入端口，那么一个显卡对应多个分布式采集设备进行连接，显卡的每个输出端口与每个分布式采集设备的输入端口一一对应连接。例如：显卡输出端口4个，分布式采集设备输入端口1个，那么需要4个分布式采集设备对应连接显卡的4个输出端口，每个分布式采集设备的输入端口与显卡的一个输出端口对应连接，如果分布式采集设备输入端口为2个，那么需要2个分布式对应连接设备采集显卡的4个输出端口，每个分布式采集设备的2个输入端口与显卡的2个输出端口对应连接。

作为一种可选的实施方式，上述处理设备对连接的分布式采集设备输出的局部图像进行拼接处理得到拼接图像，将拼接图像进行同步处理后输出到与拼接图像的数量相同数量个显示设备上。

作为一种可选的实施方式，上述处理设备对连接的分布式采集设备输出的局部图像进行抠图缩放处理得到多个子局部图像，将多个子局部图像进行同步处理后输出到与多个子局部图像对应个数的显示设备。

上述处理设备的两种处理方式，根据显示设备的个数选择对接收的分布式设备采集的每个局部图像进行处理，有如下两种方式，可以任选一种方式实施，也可以将两种方式结合实施：

方式一：拼接处理，将连接的分布式采集设备接收的局部图像进行图像拼接处理，得到拼接图像个数M个，将M个拼接图像同步后，对应输出到M个显示设备上，其中，M大于等于1。

方式二：抠图缩放处理，将连接的分布式采集设备接收的局部图像进行抠图缩放，将每局部图像分成H个子局部图像，将H个子局部图像同步后，对应输出到H个显示设备上，其中，H大于等于2。

在实施中，处理设备可连接一个显示设备，也可以连接多个显示设备。

具体的，如果一个显示设备的分辨率能够满足用户需求，多个分布式采集设备通过处理设备连接同一个显示设备，处理设备将每个分布式采集设备采集到的所有的局部图像进行同步拼接处理，在同一个显示设备上同步进行显示；

显示设备的数量根据用户对分辨率的需求有关，如果用一个显示设备能够满足用户对分辨率的需求，那么确定显示设备的数量为一个，否则，根据分辨率的大小，确定需要的显示设备的数量。

如果一个显示设备不能够满足用户对分辨率的需求，那么可以根据用户实际需求确定需要显示的图像的分辨率，根据分辨率确定显示设备的个数，根据显示设备的个数确定处理设备需要拼接的图像的个数N，从而对处理设备从每个分布式采集设备输出端口接收的所有的局部图像进行处理得到N个图像，例如：确定显示设备为16个，分布式采集设备为2个分别是分布式采集设备1 和分布式采集设备2，每个分布式采集设备有2个输入端口，采集显卡1的4 个输出端口的局部图像，图像在显示设备上显示时相当于每个分布式采集设备对应8个显示设备，8个显示设备中的4个显示设备显示显卡1的端口1输出的图像。具体哪个显示设备显示哪个部分可由处理设备进行控制。

步骤103：每个显示设备用于显示从连接的处理设备输出端口接收的图像。

实施中，上述系统能够通过分布式采集设备采集显卡每个输出端口输出的局部图像，显卡至少包括两个输出端口，显卡输出的图像至少分为两部分，每局部图像对应一个输出端口输出，输出的所有图像可以通过处理设备进行同步拼接处理，在一个显示设备上显示，也可以根据用户需求由处理设备进行图像的抠图缩放或者拼接处理，从而将处理后的每局部图像分别同步显示在多个显示设备上。

作为一种可选的实施方式，上述显卡包括4个输出端口，每个端口传输1/4 的图像，每个输出端口输出图像的分辨率为1920*1080，上述分布式采集设备包括2个输入端口，需要2个分布式采集设备采集上述显卡4个输出端口输出的局部图像，用1个显示设备显示从连接的分布式采集设备输出的，通过处理设备拼接处理后的图像。

作为一种可选的实施方式，每个分布式采集设备通过上述处理设备对应连接至少一个显示设备；

上述处理设备用于对连接的分布式采集设备输出的局部图像进行拼接处理得到拼接图像，并输出到对应的显示设备。

实施中，图像输出到对应的显示设备，根据显示设备的个数，以及处理设备从分布式采集设备接收的局部图像的数量，确定对接收的每个局部图像进行相应的处理，处理后的图像的数量与显示设备的数量一致，并且处理后的每一局部图像根据应用层下发的坐标，对应输出到与坐标一致的显示设备上。

作为一种可选的实施方式，上述处理设备包括：

至少一个解码器，用于将连接的分布式采集设备接收的每个局部图像进行图像解码，将得到解码的每个局部图像输出到抠图缩放器。

实施中，如果处理设备从连接的分布式采集设备接收的每个局部图像是编码图像，则需要通过解码器对每个局部图像进行解码处理，如果从连接的分布式采集设备接收的是未编码的图像，则不需要解码器对每个局部图像进行解码处理。

作为一种可选的实施方式，上述处理设备为拼接处理设备，用于将连接的分布式采集设备接收的局部图像进行图像拼接处理，将拼接处理得到拼接图像输出到对应的显示设备。

作为一种可选的实施方式，上述处理设备为抠图缩放设备，用于将连接的分布式采集设备接收的局部图像进行抠图缩放处理，将上述每个局部图像划分成设定数量个子局部图像，将每个子局部图像输出到对应的显示设备。

具体的，分布式采集设备可以支持传输未编码的高清图像；

如图2所示，显卡有4个输出端口，将要输出的高清图像平均分为4部分，分别设为A、B、C、D，显卡每个输出端口输出局部图像，每个局部图像的分辨率为3840*2160；

分布式采集设备包括2个输入端口，利用两个分布式采集设备中的每个输入端口采集显卡上的每个输出端口，分布式采集设备得到上述4部分高清图像，且上述4部分高清图像都未编码；

因为上述处理设备从连接的分布式采集设备接收的4部分高清图像都未编码，则处理设备不需要对4部分高清图像进行解码；

显示设备为16个，且每个显示设备支持的分辨率高于上述未编码的高清图像，那么处理设备对每部分高清图像A、B、C、D进行处理，并控制处理后的图像分别在16个显示设备上进行同步显示，处理设备中的抠图缩放器将每部分高清图像A、B、C、D进行抠图缩放平均分成4小部分，将高清图像A分为A1、A2、A3、A4；将高清图像B分为B1、B2、B3、B4；将高清图像C分为 C1、C2、C3、C4；将高清图像D分为D1、D2、D3、D4；

将上述16个小部分的高清图像A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、 C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4分别对应上述16个显示设备进行显示，因为每个显示设备支持的分辨率高于上述未编码的高清图像，通过处理设备中的抠图缩放器对1/4的图像进行抠图缩放，相当于将显卡输出的原图像的1/16的图像在一个显示设备进行显示，能够对上述1/4的图像分辨率放大4倍，每个显示设备的分辨率为7680*4320，从而显示器上图像的分辨率为7680*4320，实现对高分辨率图像的清晰显示。

作为一种可选的实施方式，上述分布式采集设备还包括编码器，用于将每个局部图像进行图像编码。

具体的，上述分布式采集设备可包括编码器，上述包括编码器的分布式采集设备主要作用是采集不同视频传输标准如VGA标准、DVI标准、HDMI标准、SDI标准、HDCVI标准等不同传输标准的视频，在分布式采集设备中进行 H.264、H.265、SVAC等格式的编码，然后通过网络传输编码后的数据。

实施中，分布式采集设备通过光端模块也可传输高质量的未编码的YUV 格式的视频，上述显示设备也可以支持高分辨率的视频在显示设备进行显示。

作为一种可选的实施方式，上述系统中的分布式采集设备可以是以下任一种：

每个分布式采集设备为远程分布式采集设备；或者

每个分布式采集设备为本地分布式采集设备。

上述远程分布式采集设备对应连接远程显卡，远程分布式采集设备和连接的远程显卡与显示设备不在同一地区，或者距离比较远，或者上述远程分布式采集设备需要用网络连接方式与处理设备进行连接；

本地分布式采集设备对应连接本地显卡，本地分布式采集设备和对应连接的本地显卡与显示设备相隔较近，且本地分布式采集设备可以用有线连接方式与处理设备进行连接。

作为一种可选的实施方式，上述系统还包括：

至少一个本地分布式采集设备和至少一个本地显卡；

每个显卡包括至少两个输出端口，用于将采集的完整图像分成至少两个局部图像，将每个局部图像通过对应的一个输出端口输出；

每个本地分布式采集设备包括至少一个输入端口，每个输入端口连接本地显卡的一个输出端口，通过上述本地分布式采集设备的每个输入端口从连接本地显卡的输出端口接收局部图像并输出到连接的显示设备；

每个显示设备用于从连接的远程分布式采集设备输出端口接收图像并显示，或从本地分布式采集设备输出端口接收图像并显示。

具体的，从连接的远程分布式采集设备输出端口接收图像和从本地分布式采集设备输出端口接收图像，根据应用层下发的指令，在相同的显示设备上分时段进行显示。

作为一种可选的实施方式，上述远程分布式采集设备通过光纤连接方式连接到对应的显示设备。

作为一种可选的实施方式，上述系统包括本地分布式采集设备时，上述分布式采集设备与上述控制器之间通过总线接口PCIE总线连接。

作为一种可选的实施方式，上述系统包括本地分布式采集设备时，上述分布式采集设备与上述控制器之间通过PCIE总线连接。

作为一种可选的实施方式，上述显卡的输出端口是高清多媒体界面HDMI 端口。

下面结合图3中所示的系统，对上述实施例进行详细说明：

图3所示的系统包括：2个显卡、2个本地分布式采集设备、2个远程分布式采集设备、一个处理设备以及16个显示设备；

其中，上述每个显卡都有4个输出端口，输出图像的分辨率为1920*1080；

上述每个本地分布式采集设备包括：2个输入端口，2个编码器；

每个远程分布式采集设备有2个输入端口；

处理设备包括：

2个解码器，每个解码器有2个输入端口，4个输入端口接收从控制器发送的4个局部图像，分别对4个局部图像进行图像解码，将得到解码的4个局部图像输出到抠图缩放器；

抠图缩放306，将上述解码器解码的4个局部图像进行抠图缩放处理，将上述每个局部图像划分成4个小图像，共有4*4＝16个小图像，并将每个小图像做同步处理，控制16个小图像在16个显示设备上同步显示。

图像拼接307根据显示设备的个数确定是否需要对上述4个局部图像进行拼接处理，例如：显示设备为16个，则不需要对上述4个局部图像进行拼接；显示设备为1个，则需要对上述4个局部图像进行拼接得到一个图像后输出在显示设备上。

根据采用的分布式采集设备是远程分布式采集设备或本地分布式采集设备，分情况说明上述系统中具体的实施步骤，如下所示：

情况一：分布式采集设备确定为使用2个远程分布式采集设备对远程显卡输出的图像进行采集，具体步骤如下所示：

步骤201：远程显卡301的4个输出端口分别输出局部图像；

具体的，显卡4个输出端口分别命名为A、B、C、D，每个端口分别传输出1/4的图像，每1/4的图像的分辨率为1920*1080。

步骤202：2个远程分布式采集设备的4个输入端口对应接收远程显卡的 4个输出端口输出的局部图像；

具体的，2个远程分布式采集设备303和304，共有4个输入端口，分别对应上述A、B、C、D，将从A、B、C、D接收的每个1/4的图像，并通过远程分布式采集设备中的编码器对上述接收的4个局部图像分别进行编码。

步骤203：将编码后的4个局部图像通过光纤类视频专用网络传输给处理设备；

步骤204：处理设备将上述4个局部图像发送到4个解码器中进行图像解码，将解码后的4个局部图像输出到抠图缩放器；

步骤205：抠图缩放器将解码的4个局部图像进行抠图缩放处理；

具体的，将每个局部图像A、B、C、D划分成4个子局部图像，分别为 A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4，将每个子局部图像做同步处理后输出到对应的16个显示设备同步显示，上述每个子局部图像的分辨率是原来的4倍，为3840*2160。

情况二：分布式采集设备确定为使用2个本地分布式采集设备对本地显卡输出的图像进行采集。

上述分布式采集设备具体实施步骤参考情况一，这里不再赘述。

上述显卡4个端口HDMI的输出画面保持同步，时序一致如图4所示。

每个端口输出一个视频中断信号Vsync；

上述处理设备能够接收中断信号，保证上述分布式采集设备采集显卡各个端口的中断信号的计数值一致，利用上述中断信号控制处理设备处理后的子局部图像同步显示在显示设备上。

下面对分布式采集设备和处理设备的工作流程进行具体说明，如下所示：

分布式采集设备的采集流程如下：

步骤301：每个分布式设备的输入端口的采集通道在采集显卡输出端口局部图像的同时采集显卡每个输出端口的同步信息；

上述同步信息为中断信号Vsync。

具体的，上述每个采集通道分别对每个采集通道中的中断信号Vsync进行计数，每检测到一个Vsync中断计数值加1，其中，采集的每个局部图像中的一帧中包含一个中断信号，将上述Vsync中断计数值填充到每个局部图像的帧信息中，以使传输给处理设备做同步控制使用；

步骤302：每个分布式采集设备响应由上述处理设备发来的两类控制信息。

具体的，上述两类控制信息一类是返回当前Vsync中断计数值；二是将 Vsync中断计数值复位。

处理设备控制分布式采集设备的每个采集通道同步的具体的处理流程如图5所示：

步骤401：分布式采集设备开始从显卡的各个输出端口采集局部图像；

步骤402：获取当前每个采集通道的局部图像的Vsync中断计数值；

具体的，分布式采集设备每隔设定时间(比如2秒)获取当前每个采集通道采集的局部图像帧信息，从上述帧信息中获取每个采集的局部图像的Vsync 中断计数值；

步骤403：对当前所有采集通道的Vsync中断计数值进行判断，上述任两个分布式采集设备输入端口的采集通道中的Vsync计数值相差大于零时，执行步骤404，否则，返回执行步骤402；

步骤404：处理设备下发消息，通知当前所有采集通道的Vsync中断计数值从零开始重新计数。

上述方法通过处理设备控制中断信号，保证当前所有采集通道的Vsync中断计数值一致，能够解决分布式采集系统中各种软硬件工作异常引起的采集通道中的Vsync计数值不一致的问题，实现一种自动恢复的能力。

其中，处理设备获取或复位每个采集通道记录的Vsync中断计数值时，上述获取的时间要尽量短，因为每个采集通道若采集60HZ的帧，帧间隔为16.7ms，由奈奎施特定理得知，获取每帧的延时必须在8ms及以下(当然如果采集75HZ 的视频，需要更低的延时)，所以需要高质量的网络消息传输通路以保证能及时的获取与复位Vsync中断计数值，处理设备可以使用光纤类的视频监控专用网络及交换机设备获取或复位每个采集通道记录的Vsync中断计数值。

处理设备控制由分布式采集设备采集的每个局部图像进行同步显示处理的具体方法如下：

步骤501：处理设备确定所有采集通道采集的局部图像第一帧都到达显示队列时，清空显示队列中的已有局部图像帧；

步骤502：处理设备在显示队列中缓存数帧后，判断每个采集通道相互之间采集的局部图像帧中的Vsync中断计数差值是否有大于零的，如果是执行步骤503，否则执行步骤504；

步骤503：通知Vsync中断计数差值大于零的Vsync中断计数值所在的显示队列，丢弃该Vsync中断计数值对应的局部图像帧，取下帧送往显示队列；

步骤504：确定所有采集通道采集的Vsync中断计数值均相同时，将所有采集通道采集的局部图像送显示设备进行显示。

具体的，处理设备可以每隔一段时间(比如几百毫秒)获取当前所有采集通道采集的局部图像的Vsync中断计数值；

处理设备在获取与控制采集通道中的局部图像的每帧进入显示队列时可以采用地址映射或者共享内存或其他低延时的方式。

显示设备进行显示的具体流程如下：

处理设备根据应用层下发的显示坐标从每个采集通道采集的每局部图像的每帧中相应的部位进行处理，将处理后的每个子局部图像送入显示队列；

上述处理可以是抠图缩放处理，也可以是拼接处理。

处理设备每个输出口都有一个可缓存多帧局部图像帧的显示队列，比如显示队列中可缓存12帧局部图像帧，可按实际情况来动态分配显示队列的长度，根据处理设备的控制信息，对每个显示队列中队首的局部图像帧进行两种处理方式：送入显示队列或丢帧。

确定把将每个采集通道的相同的Vsync中断计数值所在的局部图像帧送入显示队列时，每个采集通道采集的局部图像在显示设备上能够同步显示。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的设备。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令设备的制造品，该指令设备实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。