嵌入式纯硬件的架构

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图像拼接处理器

一、什么是图像拼接处理器

图像拼接处理器又称电视墙控制器,电视墙拼接器,显示墙拼接器,拼接墙控制器,多屏处理器,多屏拼接处理器,显示墙拼接器,数码拼接处理器,多屏图象处理器,显示墙处理器,主要功能是将一个完整的图像信号划分成N块后分配给N 个视频显示单元(如背投单元),完成用多个普通视频单元组成一个超大屏幕动态图像显示屏,可以支持多种视频设备的同时接入,如:DVD 摄像机卫星接收机机顶盒标准计算机AV信号.电视墙处理器可以实现多个物理输出组合成一个分辨率叠加后的超高分辨率显示输出,使屏幕墙构成一个超高分辨率,超高亮度,超大显示尺寸的逻辑显示屏,完成多个信号源(网络信号RGB信号和视频信号)在屏幕墙上的开窗移动缩放等各种方式的显示功能。

拼接器的应用领域

图像拼接处理器做为大屏幕拼接系统,大屏幕投影拼接墙系统,投影机正投大屏,投影背投拼接屏系统,等离子拼接系统,液晶显示拼接墙系统,PDP无缝拼接系统电视机拼墙系统的核心设备,广泛应用于政府机关,电力,水利,电信,公安,军队,武警,铁路,交通,矿业,能源,钢铁,企业等的监控中心,调度中心,指挥中心,会议室,展示厅大屏幕显示系统,可以采用DLP背投箱体、等离子、液晶电视等大屏幕显示设备。

二、图像拼接处理器的主要技术分类

1.嵌入式拼接控制器(多指纯硬件拼接控制器)

2.计算机插卡式拼接器（基于计算机+操作系统+多屏显示卡+视频信号采集卡+操作软件）

特点介绍

1、纯硬件式拼接控制器功能及特点：

1.1功能简介

多屏幕拼接控制器采用大容量高速FPGA 阵列和高速数字总线交换技术架构，结合全数字硬件设计理念，实现无操作系统视频图像处理工作站。控制器具有宽带视频信号采集、实时高分辨率数字图像处理、三维高阶数字滤波等高端图像处理功能于一身，具有强大的处理能力。控制器采用数字多总线并行和数字多总线数据交换的处理机制,能从根本上保证对所有输入视频进行全实时处理和数据一致性，图像没有延迟，无离散化，不丢帧。

多屏幕拼接控制器最大能支持40块屏幕的拼接显示，并支持多种视频输入模式，包括复合视频（ DVD 或摄像头信号），电脑信号（VGA 和 DVI 信号）等。其中对复合视频，能做到NTSC/PAL制式自适应；对计算机视频，能支持目前几乎所有的常见显示分辨率；数字视频可支持 1080P 高清信号。多屏幕拼接控制器支持 RGB/DVI 同时输出方式，支持所有常见的现实分辨率。

不仅图像质量出色（色彩采样深度可达32bit/像素），而且具有诸多功能，例如，基于 Web 的控制、动态调整窗口大小、添加边框和标题等，因此，拼接处理器是需要在监视器或投影机上显示多幅图像的应用领域的理想之选。每路输入都可在屏幕上的任意位置进行大小调整和定位。显示方式几乎不受任何限制。支持实时、动态地移动窗口以及调整窗口大小。

用户可在 RGB 和 DVI 两种格式，最高为 1440 x 1050 的分辨率中任意选择输出设置，这确保了输出信号可与任何显示屏匹配。通过采用 DVI 格式的输入信号和输出信号，可以形成一条从信号源到显示屏的全数字信号通路。更为方便的是，可将 RGB 和 DVI 格式的双路输出信号分别输出至两个单独的显示器。拼接处理器专为移动和恶劣环境设计，包括作战指挥中心、海军和空降控制台以及军用运输装置等。为了适应恶劣的环境条件，获得可靠的显示效果，它在结构上做了许多改进，包括加固机箱、增加空气过滤以及加强通风等。

通过 RS-232 或以太网端口的命令行接口或标准 Web 浏览器的图形化界面，可以轻松地设置并控制所有功能。产品质量优和高可靠性，是要求最苛刻的关键任务应用领域的理想解决方案。

1.2 拼接处理器特点

拼接处理器是一款性能强大的纯硬件架构的高端图像拼接处理设备，能够在多个显示单元同时显示多个动态RGB/VIDEO画面，是适合大屏幕拼接显示系统的核心图像处理设备。

1.2.1 纯硬件结构、无操作系统、电源冗余备份

拼接控制器为纯硬件构架，硬件核心为大规模FPGA陈列，无CPU，硬盘、内存等常规计算机配件。系统采用模块化设计，模块数目随输入输出信号的多少而增减。纯硬件构架的控制器，它本身不是一台计算机，而是一台专业的图像处理设备，和基于工控机的插卡式拼接器在系统上有本质区别。

Multi-View采用全硬件结构，无操作系统，内部自建核心运算机制，无板卡式传统处理器死机、蓝屏和病毒的困扰。所有系统并行工作，无系统整体崩溃危险；上电即工作，可全年24小时不间断运行。同时电源采用1+1热备冗余方式，进一步增加设备运行的高稳定性。

1.2.2 稳定性高、多种控制方式

拼接控制器无操作系统，病毒无法感染；全并行工作，无系统整体崩溃危险；系统数据出厂前已固化，无法更改，意外断电不会造成数据丢失，控制器可经受频繁开关机。而工控机插卡式拼接器的安全与稳定性，取决于所安装的软件操作系统。多屏幕控制器多种控制方式，包括面板按键，红外遥控，RS232串口以及以太网远程控制。

1.2.3 支持多种信号格式输入和输出，具有输入信号特征记忆功能

可以支持RGB、DVI、HDTV、S-Video、NTSC/PAL格式信号输入，分辨率从6 40x480到1440x1050；对每路输入信号采样都有特征记忆功能，在前级矩阵中可以任意切换输入信号，只要做过采样调整的信号再此输入，设备会自动配置记忆参数，无需二次采样调整，。

支持RGB 和 DVI信号同时输出，方便客户配置显示单元。

1.2.4 RGB和Video窗口可任意漫游、叠加、缩放；

在拼接屏上，所有RGB和Video窗口可以任意漫游、叠加、缩放（无缩放比的限制）。更为重要的是拼接处理器支持多个窗口显示同一通道的图像。在每一个显示单元中可以开3个窗口，长宽比可以任意调整。

1.2.5 机箱热插拔结构、集成度高、功耗低

在机箱结构方面全系统采用热插拔结构，容量可从4屏平滑扩充到40屏，设备从输入卡到输出卡，从电源到风扇都可容易更换，方便用户升级和维护。采用模块化设计的设计思路，输入输出端全面支持热插拔，有效减少设备的故障率，极大的提高设备稳定性。同时在发生故障时，维修也变得简单，只需要将发生故障的模块替换下即可。

在控制结构方面设备采用分散控制结构，交换模块内部采用分级分散控制技术，模块内部通信采用内存映射技术，加上大量使用高性能FPGA和高速数字总线交换技术，使系统的数据处理能力是板卡式大屏幕拼接器的50倍以上。

全系统均采用低功耗芯片组，整机满负荷运转只需65W，远远低于板卡式大屏幕拼接器。

2、基于计算机操作系统的图像拼接处理器的功能简介及特点：

图形处理服务器是专门为多信号显示而开发的图形处理服务器，每套图形处理服务器是高性能、基于网络、支持有多台投影机组成显示墙的图形显示系统。能够在大屏幕拼接显示系统上同时显示数量众多无延时无失真的画面，整个系统采用分布式云处理架构，极大地降低了系统故障的风险，软件采用B/S结构，安全，易用，通用性极好，是大屏幕显示系统的核心控制设备，帮助您达到心目中的完美大屏幕系统。

只需将图形处理服务器简单连入由投影单元、视频切换矩阵（视频信号采集）、RGB切换矩阵（RGB信号采集）、控制电脑共同组成的小型局域网络中，就可以灵活的控制整个大屏幕显示系统的显示方式，实现多画面、开窗口、漫游、叠加等多种显示模式，极大提高了系统的灵活性和可靠性。