一种边缘融合处理器、系统及叠加方法

摘要

本发明提供一种边缘融合处理器、系统及叠加方法。本发明提供的边缘融合处理器的叠加方法包括以下步骤：将外部信号进行解码、缩放以及将桌面信号解码；将缩放后的外部信号与解码后的桌面信号进行叠加；对叠加后的信号进行图像分割并生成融合带；将分割好的图像进行几何校正和色彩校正后输出。本发明解决了现有技术对信号先进行分割生成融合带再进行叠加操作所带来的叠加资源浪费的问题。本发明还提供一种边缘融合处理器及系统，本发明的处理器只需要一个图像分割模块，大大的减少了硬件电路的复杂度和设备成本，降低了设备实现难度。另外本发明的边缘融合处理系统，两台或多台级联工作，可以完成更多显示单元的拼接，实用性强。

权利要求

1.一种边缘融合处理器的叠加方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将外部信号进行解码、缩放以及将桌面信号解码；

S2，按照预定规则对各路缩放后的外部信号进行交叉处理，再按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，与解码后的桌面信号进行叠加；

S3，对所述叠加后的信号进行图像分割并生成融合带；

S4，将分割好的图像进行几何校正和色彩校正后输出。

2.一种边缘融合处理器，包括：桌面信号解码模块、至少两个边缘融合模块；其特征在于，还包括：至少两个外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块以及图像分割模块；

所述桌面信号解码模块用于将桌面信号解码后转换成桌面图像数据输出至所述外部信号交叉和桌面叠加模块；

所述外部信号解码缩放模块用于将外部信号解码后转换成外部图像数据并按照要求进行放大或缩小后输出到所述外部信号交叉和桌面叠加模块；

所述外部信号交叉和桌面叠加模块用于接收上述各种图像数据，并按照预定规则将各路外部图像数据交叉处理后，按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，叠加到所述解码后的桌面图像数据上，以及将所述叠加后的图像数据输出到所述图像分割模块；

所述图像分割模块用于接收所述外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据，完成图像分割以及融合带的生成并将所述分割后的图像数据发送给各所述边缘融合模块；

所述边缘融合模块用于接收所述图像分割模块中的图像数据，进行图像的几何校正和色彩校正后进行编码并输出到所连接的显示单元中进行显示。

3.根据权利要求2所述的一种边缘融合处理器，其特征在于，

所述外部信号交叉和桌面叠加模块包括存储装置，所述存储装置用于接收桌面信号解码模块、外部信号解码缩放模块发送的图像数据进行存储，当收集到的图像数据形成一个完整的图像画面后通知所述外部信号交叉和桌面叠加模块；

和/或

所述图像分割模块包括存储装置，所述存储装置用于接收所述外部信号交叉和桌面叠加模块发送的图像数据进行存储，当收集到的图像数据形成一个完整的图像画面后通知所述图像分割模块；

和/或

所述边缘融合模块包括存储装置，所述存储装置用于接收所述图像分割模块发送的图像数据进行存储，当收集到的图像数据形成一个完整的图像画面后通知所述边缘融合模块。

4.根据权利要求2或3所述的一种边缘融合处理器，其特征在于，还包括系统主控模块，所述系统主控模块分别与所述边缘融合处理器中的各模块相连接，所述系统主控模块用于所述边缘融合处理器的初始化、各种配置参数的读写以及与外部PC的接口。

5.一种边缘融合处理系统，其特征在于，包括至少两个根据权利要求2所述的边缘融合处理器，所述各个边缘融合处理器相互串联；以及所述各个边缘融合处理器中包括：桌面信号解码模块、至少两个外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块、信号编码模块、图像分割模块、信号解码模块以及至少两个边缘融合模块；

所述桌面信号解码模块用于将桌面信号解码后转换成桌面图像数据输出至所述外部信号交叉和桌面叠加模块；

所述外部信号解码缩放模块用于将外部信号解码后转换成外部图像数据并按照要求进行放大或缩小后输出到所述外部信号交叉和桌面叠加模块； 所述外部信号交叉和桌面叠加模块用于接收上述各种图像数据，并按照预定规则将各路外部图像数据交叉处理后，按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，叠加到所述解码后的桌面图像数据上，以及将所述叠加后的图像数据输出到所述信号编码模块以及图像分割模块；

所述信号编码模块用于接收所述外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据，编码后输出到下一级边缘融合处理器；

所述信号解码模块用于接收到上一级边缘融合处理器中的图像数据后进行解码，并将解码后的图像数据发送到所述图像分割模块；

所述图像分割模块用于接收所述外部信号交叉和桌面叠加模块以及信号解码模块中的图像数据，完成图像分割以及融合带的生成后将所述分割后的图像数据发送给各所述边缘融合模块；

所述边缘融合模块用于接收所述图像分割模块中的图像数据，进行图像的几何校正和色彩校正后进行编码并输出到所连接的显示单元中进行显示。

说明书

一种边缘融合处理器、系统及叠加方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大屏幕显示技术，具体涉及一种边缘融合处理器、系统及叠加方法。

背景技术

[0002] 目前市场上的边缘融合处理器大致可以分为两大类：一类是纯软件的边缘融合处理器，这种方案过分依赖于PC机，在大分辨率拼接时处理速度比较慢；另外一种就是硬件的边缘融合处理器，由于是纯硬件处理，所以拼接显示速度很快。这种硬件的边缘融合处理器带有外部信号(Video、RGB等)接入功能，信号接入数量的多少是衡量处理器性能好坏的重要指标之一。传统边缘融合处理器包括信号交叉开关、信号解码缩放分割模块、桌面信号解码模块、分割处理模块、叠加输出模块以及边缘融合模块，信号交叉开关与信号解码缩放分割模块连接，桌面信号解码模块与分割处理模块连接，信号解码缩放模块与分割处理模块并联后与叠加输出模块连接，叠加输出模块再与边缘融合模块连接，实现信号叠加的方法是把一个大分辨率的桌面信号按照要求先分割成各个显示单元的桌面信号，同时根据需要把各个外部信号进行缩放、分割后，与桌面信号一起送到叠加模块进行叠加，之后再进行边缘融合输出显示，如图1所示。

[0003] 由于边缘融合处理器需要相邻的两个单元之间有一定像素的融合带，而桌面信号的融合带在桌面部分的分割处理单元完成，各个通道的外部信号的融合带在信号解码缩放分割模块里完成，若要在边缘融合处理器中完成两路信号的叠加，如要把外部信号1和外部信号2分别叠加到桌面信号上，则需要首先将桌面信号以及外部信号1和外部信号2先分别进行缩放和分割生成融合带，然后将分割后的信号进行叠加并进行边缘融合处理，最终的显示效果如图2所示。把各个单元拆开来看，可知在A显示单元上有两路叠加信号：一个完整的外部信号1图像和部分外部信号2的图像；同样在B显示单元也有两路叠加信号：一个完整的外部信号2图像和部分外部信号1图像，如图3，可见在叠加的过程中这部分外部信号2和部分外部信号1一共叠加了两次(分别在A显示单元和B显示单元中各叠加了一次)，这样虽然最终只能实现每个单元一路信号的叠加性能，但是却把每个单元的两路叠加资源全部被占用完了，由此可见用这种办法来实现边缘融合处理会大大的浪费系统叠加资源，影响叠加性能。而且如果要增加每个显示单元的外部信号叠加路数，就需要增加图像缩放分割模块，这样又会大大的增加硬件电路的复杂度和设备成本。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种边缘融合处理器的叠加方法，解决了系统叠加资源浪费的问题，具体步骤如下：

[0005] S1，将外部信号进行解码、缩放以及对桌面信号解码；

[0006] S2，按照预定规则对各路缩放后的外部信号进行交叉处理，再按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，与解码后的桌面信号进行叠加；

[0007] S3，对叠加后的信号进行分割并生成融合带；

[0008] S4，将分割好的图像进行几何校正和色彩校正后输出。

[0009] 另外本发明还提供一种边缘融合处理器，包括：桌面信号解码模块、外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块、图像分割模块以及边缘融合模块；

[0010] 桌面信号解码模块的主要功能是将桌面信号解码后转换成桌面图像数据输出至外部信号交叉和桌面叠加模块；

[0011] 外部信号解码缩放模块的主要功能是将外部信号解码后转换成外部图像数据并按照要求进行放大或缩小后输出到外部信号交叉和桌面叠加模块；

[0012] 外部信号交叉和桌面叠加模块的主要功能是接收上述各种图像数据，并按照预定规则将各路外部图像数据交叉处理后，按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，叠加到解码后的桌面图像数据上，以及将叠加后的图像数据输出到图像分割模块；

[0013] 图像分割模块的主要功能是接收外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据，完成图像分割以及融合带的生成后将分割后的图像数据发送给各边缘融合模块；

[0014] 边缘融合模块的主要功能是接收图像分割模块中的图像数据，进行图像的几何校正和色彩校正后进行编码并输出到显示单元中进行显示。

[0015] 本发明还提供一种边缘融合处理系统，包括至少两个上述的边缘融合处理器，各个边缘融合处理器相互串联；每个边缘融合处理器中包括：桌面信号解码模块、至少两个外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块、信号编码模块、信号解码模块、图像分割模块以及至少两个边缘融合模块；

[0016] 桌面信号解码模块的主要功能是将桌面信号解码后转换成桌面图像数据输出至外部信号交叉和桌面叠加模块；

[0017] 外部信号解码缩放模块的主要功能是将外部信号解码后转换成外部图像数据并按照要求进行放大或缩小后输出到外部信号交叉和桌面叠加模块；

[0018] 外部信号交叉和桌面叠加模块的主要功能是接收上述各种图像数据，并按照预定规则将各路外部图像数据交叉处理后，按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序对应关系，叠加到解码后的桌面图像数据上，以及将叠加后的图像数据输出到信号编码模块以及图像分割模块；

[0019] 信号编码模块的主要功能是接收外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据，编码后输出到下一级边缘融合处理器；

[0020] 信号解码模块的主要功能是接收到上一级边缘融合处理器中的图像数据后进行解码，并将解码后的图像数据发送到图像分割模块；

[0021] 图像分割模块的主要功能是接收外部信号交叉和桌面叠加模块以及信号解码模块中的图像数据，完成图像分割以及融合带的生成后将分割后的图像数据发送给各边缘融合模块；

[0022] 边缘融合模块的主要功能是接收所述图像分割模块中的图像数据，进行图像的几何校正和色彩校正后进行编码并输出到所连接的显示单元中进行显示。

[0023] 从以上方案可以看出，由于本发明采用叠加后才对图像进行分割生成融合带处理，有效避免了融合带的重复叠加，解决了原方法中由于先进行分割生成融合带再进行叠加所产生的叠加资源的浪费问题。而且采用本发明提供的边缘融合处理器，当外部信号的叠加路数增加时，不需要相应地增加图像分割模块，可以利用本处理器中的这一个图像分割模块即可完成多路信号的分割处理，大大的减少了硬件电路的复杂度和设备成本，降低了设备实现难度。另外，本发明的边缘融合处理系统，可以两台或多台处理器级联工作，完成更多显示单元的拼接，实用性强。

附图说明

[0024] 图1为现有技术中的边缘融合处理器结构示意图；

[0025] 图2为两路外部信号叠加到桌面信号上的最终显示效果图；

[0026] 图3为两路外部信号叠加到桌面信号上的拆分效果图；

[0027] 图4为本发明一种边缘融合处理器的叠加方法流程图；

[0028] 图5为本发明一种边缘融合处理器结构示意图。

具体实施方式

[0029] 实施例一

[0030] 本发明提供一种边缘融合处理器的叠加方法，解决现有技术中叠加资源浪费的问题。下面结合一个具体的实施例详细描述本发明的边缘融合处理器的叠加方法。

[0031] 边缘融合处理器需要相邻的两个单元之间有一定像素的融合带，若要在边缘融合处理器中完成外部信号的叠加，作为一个具体的实施例，如需要把外部信号1、外部信号2分别叠加到桌面信号上，这里可以设定需要的融合带宽度为Wr＝256像素，每个显示单元的分辨率为1024x768，即每个显示单元的宽度为Wp＝1024像素，最终的显示效果如图2所示。

[0032] 步骤S1，由于处理器所接收到的外部传输进来的信号都是经编码的，首先需要对各路外部信号和桌面信号进行解码，并按照要求将解码后的外部信号放大或缩小；

[0033] 步骤S2，将处理后的外部信号叠加到解码后桌面信号上；

[0034] 步骤S3，对叠加后的信号进行分割处理，这个步骤需首先根据要求进行一些计算，例如在本实施例中，因为Wr＝256，Wp＝1024，n＝2(n为从左到右数第几个显示单元)，则在图像分割时左边显示单元的图像每行都是从第1个像素开始，到第1024个像素结束，右边显示单元的图像都是从第(Wp-Wr)*(n-1)+1＝769像素开始，到第Wp*n-Wr*(n-1)＝1792像素结束，分割操作后生成了第769个像素到第1024个像素之间的区域为融合带区域；

[0035] 步骤S4，生成了融合带区域后的图像信号经几何校正和色彩校正进行输出到显示单元，则整个叠加过程结束。

[0036] 本发明的边缘融合处理器的叠加方法对比现有技术中的叠加方法，可见不同之处在于整个过程中步骤S2与步骤S3的顺序恰好相反，即现有技术先进行分割生成融合带然后才进行叠加操作，而本发明则是先进行叠加操作然后才进行分割生成融合带。这样做的好处在于：避免了因先进行分割生成融合带，再进行叠加的时候融合带区域的重复叠加，从而大大减少了系统叠加资源的浪费。

[0037] 实施例二

[0038] 本发明还提供一种边缘融合处理器，包括：桌面信号解码模块、至少两个外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块、图像分割模块以及至少两个边缘融合模块，多个信号解码缩放模块与桌面信号解码模块并联后与外部信号交叉和桌面叠加模块连接，外部信号交叉和桌面叠加模块与图像分割模块相连接，图像分割模块再与多个边缘融合模块相连接，如图5所示。下面结合一个具体的实施例对该边缘融合处理器的各模块进行详细描述。

[0039] 要求实现一个1x4的边缘融合处理系统，能接入2路Video、2路RGB信号，每个显示单元的分辨率为1024x768，两个显示单元之间的融合带宽度为256像素。

[0040] 首先PC会根据该要求计算出输入桌面信号的分辨率宽度为1024*4-256*(4-1)＝3328，即分辨率为3328x768。PC显卡产生3328x768的桌面信号经DVI线缆接到边缘融合处理器的桌面信号解码模块，桌面信号解码模块主要由DVI接口芯片(SiI7189)完成DVI信号的解码并将解码后的信号转换成桌面图像数据输出到信号交叉和桌面叠加模块。

[0041] 外部信号解码缩放模块主要包括DVI解码模块、A/D转换模块、去隔行模块以及图像缩放模块等，上述各模块中DVI解码模块与A/D转换模块并联之后与其他模块依次串联在外部信号解码缩放模块中。当Video信号接到外部信号解码缩放模块时，外部信号解码缩放模块可以用来完成Video信号的A/D转换(解码)、去隔行和图像缩放，并将完成了上述功能的信号输出到信号交叉和桌面叠加模块。RGB信号一般是指模拟的VGA信号或数字DVI信号，当模拟的VGA信号接到外部信号解码缩放模块时，通过A/D转换(解码)、图像缩放后输出到信号交叉和桌面叠加模块；当数字的DVI信号接到外部信号解码缩放模块时，经过DVI解码芯片、图像缩放模块进行相应操作后输出到信号交叉和桌面叠加模块。从以上的描述可知，外部信号解码缩放模块的主要功能是将外部信号解码后转换成外部图像数据并按照要求进行放大或缩小然后输出到外部信号交叉和桌面叠加模块。

[0042] 外部信号交叉和桌面叠加模块可以采用FPGA或其他专用芯片，它的主要功能是接收上述各种图像数据(包括处理后的桌面图像数据以及外部图像数据)，并将各路外部信号的图像数据按照预定规则进行交叉处理后替换各个位置的桌面信号的图像数据(这里所说的预定规则为根据用户的要求和需要而自行设定的参数等)，以完成图像的叠加功能，完成叠加后将叠加好的图像数据输出到图像分割模块。

[0043] 图像分割模块也可以采用FPGA或其他专用芯片，它的主要功能是接收外部信号交叉和桌面叠加模块中发送的叠加后的图像数据，并根据需要完成图像分割以及融合带的生成，然后将分割后的图像数据输出到各边缘融合模块。分割的方式是把每一行的像素数据都分成4份，具体分割过程首先进行计算，因为Wp＝1024，Wr＝256，n为从左到右数第几个显示单元，则左边第一个显示单元的图像都是从原始图像的第1个像素开始，到第1024个像素结束；左边第二个显示单元(n＝2)的图像是从原始图像的(Wp-Wr)*(n-1)+1＝(1024-256)*(2-1)+1＝769像素开始，到第Wp*n-Wr*(n-1)＝1024*2-256*(2-1)＝
1792结束；左边第三个显示单元(n＝3)的图像都是从原始图像的(Wp-Wr)*(n-1)+1＝(1024-256)*(3-1)+1＝1537像素开始，到第Wp*n-256*(n-1)＝1024*3-256*(3-1)＝2560个像素结束；左边第四个显示单元(n＝4)的图像都是从原始图像的(Wp-Wr)*(n-1)+1＝(1024-256)*(4-1)+1＝2305像素开始到第Wp*n-256*(n-1)＝1024*4-256*(4-1)＝3328个像素结束。其中，第769个像素到第1024个像素之间、第1537个像素到第1792个像素之间、第2305个像素到第2560个像素之间这三个区域为融合带区域。

[0044] 由于现有技术中的分割模块与外部信号是对应的关系，即每个外部信号都是在自己单独的分割模块中进行分割处理的，而本发明提供的处理器只用了一个图像分割模块就实现了分割功能，这样当然节省了设备的成本，但是从另一方面来看，这种做法还带来了一个问题，就是如何区分各路信号以将它们分别发送到要求的显示单元上去。事实上本发明的处理器，在图像分割模块进行图像分割之前，已经由本发明的外部信号交叉和桌面叠加模块按照预定规则(用户的要求)将信号进行了一个交叉排布处理，再按照各路图像数据需要在显示屏上显示的顺序要求，将各个信号的图像数据进行叠加操作。图像分割模块在接收到叠加后的图像数据后进行分割然后再分别发送分割后的图像数据，例如在上面的具体实施例中，所分割出来的第一个图像是对应发送到左边第一个显示单元的，第二个图像是对应发送到左边第二个显示单元的......这样就较好地解决了上述问题。

[0045] 边缘融合模块主要包括边缘融合处理单元和DVI编码单元，上述的两个单元模块依次串联在边缘融合模块中。边缘融合处理单元可以由F P G A或者专用的融合处理芯片，它的主要功能是接收图像分割模块中的图像数据，并对其进行图像的几何校正和色彩校正，完成后发送到DVI编码单元，D V I编码单元进行编码处理后再输出至显示单元进行显示，这里D V I编码单元可以采用D V I输出接口芯片(SiI1160)。

[0046] 本发明边缘融合处理器的外部信号交叉和桌面叠加模块、图像分割模块以及边缘融合模块中还都可以包括存储模块，该存储模块可以通过软件或者硬件实现，例如，可以内置一个内存芯片，该内存芯片可以采用DDR2或DDR3等内存芯片，它的功能是缓存图像数据，即接收到发送给内存芯片所处模块的图像数据后进行缓存，以一个图像画面为单位，当收集到的图像数据形成一个完整的图像画面后通知内存芯片所处的模块(分别为外部信号交叉和桌面叠加模块、图像分割模块或边缘融合模块)进行相关的操作。

[0047] 另外，本发明中边缘融合处理器还可以包括系统主控模块，该模块分别与上述边缘融合处理器中的所有模块相连接，以保持对整个处理器的相关控制，包括：负责整个处理器的初始化、各种配置参数的读写以及与外部PC的接口等。

[0048] 从以上方案可以看出，任意的把各路外部信号叠加到各个显示单元，都不受叠加通道的限制。采用本发明提供的边缘融合处理器，不仅大大减少了系统叠加资源的浪费，而且当外部信号的叠加路数增加时，也不需要相应地增加图像分割模块，利用本处理器的一个图像分割模块即可完成多路信号的分割处理，大大的减少了硬件电路的复杂度和设备成本，降低了设备实现难度。

[0049] 当显示屏比较大，即有多个显示单元需要控制，这时一个边缘融合处理器单独工作可能不能较好地实现多个显示单元的控制，这时可以相应引入级联的概念，为此本发明还提供了一种边缘融合处理系统，包括至少两个前面提到的边缘融合处理器，各个边缘融合处理器相互串联；每个边缘融合处理器中除了包括桌面信号解码模块、至少两个外部信号解码缩放模块、外部信号交叉和桌面叠加模块、图像分割模块以及至少两个边缘融合模块之外，还需要包括信号编码模块以及信号解码模块；

[0050] 信号编码模块的主要功能是接收外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据，编码后输出到下一级边缘融合处理器；

[0051] 信号解码模块的主要功能是接收到上一级边缘融合处理器中的图像数据后进行解码，并将解码后的图像数据发送到图像分割模块。

[0052] 在本边缘融合处理系统中，桌面信号解码模块、外部信号解码缩放模块以及边缘融合模块的作用原理与之前的边缘处理器是完全相同的，这里不再赘述，但是为实现信号级联功能，外部信号交叉和桌面叠加模块以及图像分割模块在原有的功能基础上还需要相应作一些改变，即外部信号交叉和桌面叠加模块向图像分割模块发送图像数据的同时还需将叠加后的图像数据输出到信号编码模块；以及

[0053] 图像分割模块除了接收外部信号交叉和桌面叠加模块中的图像数据之外，还需接收信号解码模块中的图像数据，接收完成之后的操作与之前的边缘融合处理器完全相同。

[0054] 由于引入了信号级联通路，则本处理器可以两台或多台级联工作，完成更多显示单元的拼接，实用性强。

[0055] 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。