3D立体融合技术方案.docx
《3D立体融合技术方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3D立体融合技术方案.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
3D立体融合技术方案
大屏幕融合显示系统
技术方案
北京金视锐科技发展有限公司
一、概述4
1.1系统概述4
1.2设计依据4
1.3设计原则4
二、系统体系结构5
2.2系统主要设备7
2.3系统主要指标7
三、系统功能8
四、设备选型及技术指标9
4.1投影机9
4.2北京金视锐纯硬件构架融合控制器9
4.21概述9
4.22边缘融合控制器技术指标：
10
4.23系统控制软件描述11
五．显示模式12
附件：
北京金视锐边缘融合控制器简介18
一．北京金视锐边缘融合控制器与普通工控机融合系统的性能比较18
二．概述22
三．产品主要特点22
四．系统特性23
五．特点说明24
5.1融合边带处理24
5.2自动色彩均衡25
5.3单像素几何校正25
5.4多窗口融合显示25
六、技术优势26
6.1独创的FPGA硬件图形并行处理技术26
6.2最新的基于LVDS高速数字信号交换体系27
6.3最新的NIOSII硬件控制系统28
6.4纯硬件构架28
6.5多RGB信号实时并行处理29
6.6多Video信号实时处理29
6.7RGB信号和VIDEO信号叠加29
6.8启动速度快30
6.9支持高分辨率输入信号30
6.10内嵌矩阵支持更多的输入信号30
6.11安全性、稳定性好30
6.12自动图像识别重建31
6.13灵活多样的控制方式31
七．技术指标：
31
一、概述
1.1系统概述
大屏幕显示系统是使工作人员获得各种信息的最后环节，它的功能和效果直接影响到信息的可视化程度和决策的成效，也直接影响整个管理系统的效能的发挥。
追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果，历来是人们对视觉感受的一种潜在要求。
大到指挥监控中心、网管中心的建立，小到视频会议、学术报告、技术讲座和多功能会议的进行，对大画面、多色彩、高亮度、高分辨率显示效果的渴望越来越强烈，而传统的电视墙、投影硬拼接屏和箱体拼接墙等很难满足人们在这方面的要求。
最近迅速崛起的数字化边缘融合大屏幕投影显示技术，正在逐步成为适应这一需求的有效途径。
大屏幕融合系统建设的总体目标是：
系统充分考虑到先进性、稳定性、实用性、集成性、可扩展性和经济性等原则，建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的大屏幕融合系统，以达到既能满足大屏幕图像和数据显示的需求。
本方案，投影核心选用NEC4100+投影机和1套灰色的H型正投幕,以正投融合方式安装，结合北京金视锐公司BR-VPX7003-0101L无缝立体融合图像控制器等设备組成大屏幕投影显示解决方案。
1.2设计依据
大屏幕显示系统的设计依据包括：
Ø大屏幕显示系统招标要求；
Ø大屏幕显示系统的组成及其功能、性能；
Ø大屏幕显示系统各设备功能和性能；
Ø大屏幕显示系统相关标准。
1.3设计原则
为最终使用户满意，大屏幕显示系统应遵循如下设计原则：
Ø实用性
系统能满足各种现实和潜在的需求，且达到满意的效果。
Ø可靠性
系统能提供长时间的连续运行，且稳定可靠。
Ø先进性
系统的功能和性能达到同档次显示系统的先进水平。
Ø持续性
选用的高质量投影显示单元和控制器，保证系统的显示效果长久不变。
Ø经济性
在满足需求的情况下，使系统建设和使用投入的成本尽量小。
Ø方便性
系统的调整、使用简单易行，用户操作界面友好，操作过程简捷，经短时培训即可操作使用。
二、系统体系结构
2.1大屏幕显示系统的体系结构模拟图如下图所示：
2.2系统主要设备
系统主要包含以下设备：
✧投影幕
根据空间情况采用一块无缝的宽幅正投屏幕。
✧投影机
采用投影机从正向投射图像。
✧融合控制设备
融合带的处理，并将各种输入信号在投影屏幕的上进行窗口大小，位置，显示模式进行调整。
2.3系统主要指标
大屏幕显示系统的主要指标如下：
✧投影幕尺寸
2.5m（宽）×6m（高），
✧投影通道数量
3路，6台投影机投影的图像融合成无缝的一整幅图像。
✧视频信号显示通道数
可同时显示1路的实时视频图像，通过矩阵切换可显示的视频图像不限。
✧计算机信号显示通道数
可同时显示1路的实时RGB图像，通过矩阵切换可显示的RGB图像不限。
三、系统功能
大屏幕显示系统主要包括图像处理能力较强和显示效果很好的投影显示单元，以及与之配套的多屏融合控制器。
支持立体与非立体图像显示，支持单屏、跨屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。
通过显示单元对图像独特的处理方式，体现在多路信息的同步显示能力、系统的超强稳定工作能力和强大的软件支持能力上。
通过融合显示系统的集成化功能来满足显示技术要求。
可在需要时将融合系统切换成立体融合显示系统。
大屏幕显示系统支持多路RGB画面、视频画面的实时显示,应满足基本应用要求：
1、系统可显示立体图像，也可切换到非立体图像显示模式
2、支持图形拼接、全屏范围内显示的图像无非线性失真。
3、图像融合完整，无错位。
4、立体边缘融合器，全硬件构架，无CPU和操作系统，不需要操作系统支持，上电即可工作，稳定性高，无病毒感染风险，启动时间小于20秒，多总线并行处理，处理功能强大；可24小时365天持续工作，随时断电不会对系统造成任何损伤
5、支持输入分辨率在3072×1536以上的立体VGA信号。
6、画面可整屏显示，也可分屏显示。
用户可灵活开启窗口，定义尺寸，画面能够自由缩放、移动、漫游，不受物理拼缝的限制。
采用软件控制窗口的融合、拼接与分割。
7、通过分辨率叠加，大屏幕上能够显示超高分辨率的计算机图形。
8、支持6路VGA或DVI输出，支持1路立体VGA信号输入，支持左右眼复合/分离立体信号输入图象均做到实时处理画面流畅，图象不丢帧无延时。
9、为保证整套显示系统的稳定性，采用的边缘融合器单机集成拼接控制、融合生成、边带发生、画面分割、信号切换等基本功能，
10、支持单像素曲线校正，支持图形的弧形、梯形校正功能。
支持纯硬件网络抓图功能，信号预监和远程监视功能（订制）
11、可使用电脑、中控、红外、专属键盘进行近程、远程控制，可通过互联网络进行异地操控
12、系统启动时间应小于15秒，整个大屏系统应可以在不使用时用户点击“待机”按钮，大屏幕在3秒中内进入待机休眠状态，以节约电能、减少设备损耗，当用户点击“启动”按钮时，大屏幕可在1秒内恢复到待机之前的使用状态。
方便实用。
13、具有先进性、稳定性，可连续工作24小时以上，可一年365天不间断工作，使用寿命长，易于维护。
大屏幕投影显示系统软硬件连接简单，无需对原系统做任何调整和改动，确保整个系统的通用性。
四、设备选型及技术指标
4.1投影机
用户自选
4.2北京金视锐纯硬件构架融合控制器
4.21概述
BRILLVIEW边缘融合控制器，是一款高性能、高端图像处理设备，能够在多个显示屏上同时显示多个动态画面，主要用于多屏幕融合显示控制，是大屏幕显示系统的核心显示控制设备。
对于要求多个视频显示，要求高质量画面效果的场合，例如，指挥控制中心、视频会议、多媒体多功能厅、礼堂，它是理想的现实解决方案。
集图像自由缩放、画中画动态显示、多RGB信号实时数字处理技术与一身，所有的输入信号可以自由的显示在显示墙窗口中，全面支持图像的跨屏、漫游、画中画、叠加、缩放等高端显示功能。
使用显示效果震撼，模式灵活多样，用户操作方便，维护简单。
BR-VP7000系列立体融合器能够有效的兼容处理立体图像信号和普通平面图像信号，两者采用不同的处理机制，互不干扰。
采用BR-VP7000系列立体融合器的显示系统，能够在最终显示端上显示立体信号、平面信号，或者同时显示立体/平面信号，图像可自由叠加，缩放。
以BR-VP7000系列立体融合器为核心的立体融合系统既能够用做立体显示，又能够用做平面显示，极大的扩展了立体投影系统的应用范围。
用户可以在立体环境下看到自己需要的其他信息。
支持多种视频输入方法，包括复合视频，即DVD或摄像头信号，计算机视频，即电脑信号等。
其中，复合视频，支持N、P制自适应；计算机视频，支持从640x480到2048x1536的分辨率，其中，1024x768、1280x1024、1366x768等标准档，支持60Hz，70Hz，75Hz等多种刷新频率；数字视频，是将图像信号进行高速数字传输的一种方式，系统支持1920x1080等高端显示模式。
支持RGB/DVI输出方式，包括多种视频输出格式和分辨率。
提供了多种强大的多视频并行处理功能，包括画中画窗口的位置、大小、缩放比例、叠加优先级等。
针对每一个在屏幕上显示的画面，所有算法、操作均并行进行，图像没有延迟、没有丢桢现象。
系统能够按照用户设计，实现输入信号根本上的实时显示和最好的图像缩放还原效果。
拥有多种控制方式，包括面板按键、红外遥控、RS232串口、网络等。
随机附带画面分割器控制软件，可以方便的安装在Windows操作系统上，也可以通过网络远程控制
4.22边缘融合控制器技术指标：
处理器
ALTERAFPGA14C-240高速图形处理芯片单片主频3.2G8片协同工作
显存
单输出通道64M显存共计14*64兆
系统
自主知识产权嵌入式操作系统
总线带宽
256GBPS
RGB输入
输入接口
HD15适配器
同步模式
HV独立同步
像素时钟
140MHz
分辨率
640x480、1024x768、1280x1024等
色彩深度
24bit/像素
缩放和显示
缩放比例0.3—10
视频输入
输入格式
NTSC、PAL或SECAM
识别方式
自动识别
缩放和显示
缩放比例0.3—10
输出
输出接口
HD15适配器
输出格式
模拟信号输出
输出分辨率
1024x768
输出刷新频率
60Hz
色彩深度
24bit/像素
控制端口
RS232
电气特性
输入电压
100-240V，自动调节
行频
50－60Hz
功耗
50W
电源
600w*2热冗余电源
机箱
尺寸
4”x19”x10”（HxWxD）
重量
20Kg
4.23系统控制软件描述
1）系统控制软件具有一个方便直观的中文界面，实现多用户操作管理，并能与集中控制系统一起实现一体化操作管理。
2）系统控制软件集成了对投影显示单元参数调整、系统监测等功能：
控制终端通过该软件，可以控制大屏幕的显示模式，方便使用和对设备的、操作维护。
3）通过系统控制软件，可在整个大屏幕上以窗口形式显示各类信号图像，各图像窗口的位置可以任意定位，其大小、形状可任意缩放变化，可在全屏范围任意拖拉；各窗口可任意打开、关闭、扩展至全屏、平铺、相互叠加遮盖。
4）实现对多种信号源定义、调度和管理，并画在虚拟显示墙界面内。
5）实现任意信号源窗口模式组合的定义、编辑、调度和管理。
实现任意信号源窗口模式组合的定义、编辑；实现自定义多种显示模式存储调用。
操作者可以在任意位置打开多个活动窗口显示不同的输入信号，所有窗口能在整个大屏幕投影显示墙上任意移动、放大和缩小，同时具有足够的响应速度。
6）可同时显示多路视频窗口，每个视频窗口均能够以实时、真彩的模式显示，并可在整屏上任意漫游、缩放、或与图形窗口叠加。
视频窗口的大小及各项参数调整不影响计算机图形窗口的显示速度。
五、立体融合处理器
5.1BR-VP7000立体融合器主要特点：
集成拼接处理、融合处理、立体信号处理三大功能
支持BrillviewVP2000-S拼接处理器的拼接功能特点
支持BrillviewVP6000-S融合控制器的融合功能特点
支持左右眼复合/分离立体信号输入（立体融合）
支持左右眼分离立体信号输出（立体融合）
支持立体信号、平面信号混合开窗（立体融合）
保证立体/平面信号的多窗口实时显示（立体融合）
功能简介
BR-VP7000系列立体融合系统是一款高端视觉系统，用户使用偏振眼睛，能够看到震撼的立体图像效果。
此系统能够同时支持平面信号，因此能够用来观看地图、文档等普通信息。
BR-VP7000系列立体融合系统所支持的多个平面/立体信号开窗混放功能，极大的增强了系统适用性，使之即可用于3D/4D影院、高端仿真系统、博物馆，也可用于高端会议室、教学多功能厅、监控室等多种环境环境。
被动式立体融合的基本工作原理
人的两只眼睛同时观察物体,不但能扩大视野,而且能判断物体的远近,产生立体感。
这是由于人的两只眼睛之间存在4-6厘米的距离，所以每只眼睛具有差别很小的视点。
从这两个不同的视点得到的图像略有不同，左眼看到物体的左侧面较多,右眼看到物体的右侧面较多，通常称为视差，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近,从而产生立体视觉。
合成为具有景深感或立体图像。
具有立体感的投影就是基于同样的原理：
首先，要求计算机产生两个略有区别的图像，也就是左右眼的图像；然后把这两个图像投影到屏幕上。
但是有一个最基本、也是最重要的要求，就是左眼只能看到投影在屏幕上的左眼的图像，右眼只能看到投影在屏幕上的右眼的图像。
被动式立体投影需要两台投影机。
一台投影机显示左眼的图像，另一台投影机显示右眼的图像，使这略有差别的两幅图像重叠在屏幕上。
而每台投影机不需要具有很高的垂直刷新率，普通投影机即可。
这时如果用眼睛直接观看,看到的画面是模糊不清的，要看到立体效果，就要在每台投影机镜头前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。
从两台投影机射出的光,通过偏振片后，就成了偏振光。
两台投影机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。
这两束偏振光投射到屏幕上再反射到观众处,偏振光方向不改变。
观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面,右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。
BR-VP7000系列立体融合系统包括立体信号产生、立体融合控制器、多组带偏振的投影机和立体投影幕构成，最终用户带偏振眼镜即可观察到立体效果。
立体信号源
信号源是一切显示系统的基础部分，立体融合要求立体信号源部分能够产生立体信号，一般的立体信号有两种。
复合式立体信号是指一个视频信号里面既包括左眼信息，又包括右眼信息。
不同信息按桢分隔，奇数桢为左眼，偶数桢为右眼信号。
分离信号是指每个图像由两个独立信号构成，一个是左眼信息，一个是右眼信息。
立体融合处理器
立体融合处理设备是立体融合系统的核心处理设备，它负责将输入立体信号，将其分解为左右眼信号，再对其进一步处理，产生边带、较色、羽化，最终生成可融合的立体信号，送给立体投影机组作立体融合。
BR-VP7000系列立体融合器是一款高端立体融合设备，它以BR-VP2000和BR-VP6000为基础，作立体融合，能够输入复合/分离立体信号，能够兼容平面和立体信号，并且能够在立体平面混融的情况下开多个窗口。
兼容多种立体信号
BR-VP7000系列立体融合器能够有效的处理复合或分离的立体信号。
一般的，复合立体信号的刷新频率不会低于75Hz，这就要求处理器具有较高的输入信号主时钟。
平面与立体兼容
一般的被动立体系统，信号源给出一个立体信号，经过立体图像转换器将其分成两个平面信号，分别给左右眼投影机。
系统如下图所示。
由于立体图像转换器只能处理立体信号，因此平面信号，无法使用平面信号，而我们使用的大部分视频信号都是平面信号，立体信号都是特殊制作的。
这一点极大地限制了使用立体图像转换器做成的投影系统的适用范围。
BR-VP7000系列立体融合器能够有效的兼容处理立体图像信号和普通平面图像信号，两者采用不同的处理机制，互不干扰。
采用BR-VP7000系列立体融合器的显示系统，能够在最终显示端上显示立体信号、平面信号，或者同时显示立体/平面信号，图像可自由叠加，缩放。
以BR-VP7000系列立体融合器为核心的立体融合系统既能够用做立体显示，又能够用做平面显示，极大的扩展了立体投影系统的应用范围。
用户可以在立体环境下看到自己需要的其他信息。
例如，一个高端的会议室，既可以播放立体电影，也可以播放平面电影
例如，在飞行仿真环境下，大部分面积是立体环境，还可以开一个窗口给普通桌面显示监控的飞行信息。
立体效果下开多窗口
BR-VP7000系列立体融合器，兼容了BR-VP2000拼接控制器的核心，因此BR-VP7000系列立体融合器具有极强的多窗口处理能力。
被动式立体融合系统的投影
融合系统一般要求一组水平的投影机，光路叠加作图像融合。
立体系统则要求每部分图像都由两个投影机来完成。
因此被动式立体融合系统的投影机是由多组投影构成的，每组投影为上下两台，分别用来输出左右眼数据。
立体投影的流明度
立体流明是指最终进入观察者眼睛的亮度，是唯一有实际意义的亮度指标，对有相同的亮度输出指标但采用不同的投影技术的投影机，其立体流明的差异是很大的。
一般的，立体流明与投影机流明值有很大的不同。
由于只有一半左右的投影机输出光线能穿过偏振片，因此一台投影机的亮度会损失30-55%。
而后，人员戴的偏振眼睛使得亮度在此损失16%，最终能够进入人眼的亮度约为59-38%。
由于立体投影需要两台投影机，因此实际立体融合亮度约为单台投影亮度标称值的120-80%。
5.2概述
Brillview/BR-VP7000系列融合控制器是一款性能强大的高端图像处理设备，能够在多个显示终端上同时显示多个动态画面，主要用于大屏幕融合显示系统，是系统的核心显示控制设备。
BR-VP7000系列融合控制器，颠覆了传统控制器设计思路，彻底抛弃了计算机。
Brillview/BR-VP7000系列网络型视频融合控制器采用嵌入式结构设计，内嵌专用操作系统，整个系统封闭式运行，稳定性大大高于基于WINDOWS操作系统的“计算机＋板卡”方式的传统控制器
BR-VP7000系列融合控制器采用大规模FPGA阵列式组合处理构架，全硬件设计，无CPU和操作系统。
控制器集超宽带视频信号采集、实时高分辨率数字图像处理、二维高阶数字滤波等高端图像处理技术于一身，具有强大的处理能力。
控制器采用多总线并行处理机制，能从根本上保证对所有输入视频进行全实时处理，图像没有延迟，无丢桢现象。
BR-VP7000系列融合控制器支持多种视频输入模式，可接受高分辨率RGB、VGA，包括复合视频（DVD或摄像头信号），计算机视频（电脑信号VGA）等，并可以按用户要求对视频信号进行视窗大小、图像比例等方面的调整和变换，最终输出统一格式的VGA或RGB信号。
其中，复合视频，能制式自适应；计算机视频，能支持目前几乎所有的常见显示分辨率，支持包括4096x1536、3072x2304在内的多种超高分辨率信号，支持用户自定义信号模式，支持1080P高清数字视频。
控制器提供RGB/DVI输出接口，输出格式和分辨率可选。
5.3产品主要特点
1．全硬件构架，无CPU和操作系统，不需要操作系统支持，上电即可工作，启动迅速，稳定性高。
2． 多总线并行处理，处理功能强大；
3． 启动时间小于10秒钟，启动迅速；
4． 无病毒感染风险，安全性好；
5． 集成多种视频信号源种类，可接受高分辨率RGB、VGA，复合视频等格式的模拟视频信号；
6． 支持多达16路的RGB/VGA信号实时显示；
7． 支持多达24路复合视频实时显示；
8.支持左右眼复合/分离立体信号输入
9． 支持包括4096x1536、3072x2304分辨率在内的多种超高分辨率信号输入；
10． 支持对所有视频窗口进行任意缩放、任意漫游和任意叠加，并按用户要求对输入视窗进行窗口大小、显示位置、图像比例等方面的调整和变换，最后以多屏窗口的形式，显示在大屏幕上。
11． 可内嵌RGB、VGA和视频矩阵；
12． RGB/DVI输出；
13． 红外、按键、RS232串口控制；操作方便，无需安装复杂软件；
14． 多达32种场景保存；可24小时365天持续工作；
15． 可定制IP网络控制
5.4系统特性
Brillview/BR-VP7000系列边缘融合处理器是在BR-VP2000硬件拼接控制器的基础上研发的新一代，高性能边缘融合处理设备。
它集视频多窗口处理技术和边缘融合技术为一体，在一台控制器上完美实现视频多窗显示、边缘融合、色差校正、多路信号源选择、无缝切换、输入信号自动调整和预存场景自由调用等功能。
BR-VP7000系列边缘融合处理器保留BR-VP2000拼接控制器的所有功能，它本身就是一台功能完备的拼接控制器，能实现多路信号的开窗口显示、窗口任意漫游、窗口大小任意缩放、视频与计算信号的任意叠加的等功能。
BR-VP7000系列边缘融合处理器具备了图像融合所需的所有处理功能。
主要包括融合区域的数据复制、融合边带的特性处理、相邻投影设备的色差匹配等功能。
处理器图形处理部分视频处理主要包括DVI或VGA，VIDEO信号采集，高速并行总线传输，FPGA独立图像处理，DVI或VGA信号输出等功能。
BR-VP7000系列边缘融合处理器支持各种标准或用户自定义信号的识别和处理，和板卡式处理器不同，它能自动对输入信号进行位置的精确校准、能自动对模拟输入信号的相位进行精确调节，能自动记住不同输入信号的特征，保证在调整过的输入信号再次出现时能自动套用预存的参数。
BR-VP7000系列边缘融合处理器支持任意规模的输入和输出，可根据需要自由配置。
BR-VP7000系列边缘融合处理器已完全达到目前使用广泛的国外的拚接融合一体化处理设备的技术水平。
处理器融合部分视包括数据复制，以生成重叠投影区域，以及重叠图像的边缘羽化等功能。
数据重叠和边缘羽化的交叉数据幅度可由用户编程，一般在12.5%-20%之间。
5.5特点说明
Brillview/BR-VP7000系列边缘融合处理器可实现平面融合、弧面融合。
融合区域大小可任意调整，融合带特性参数可自由调整，融合效果较好。
BR-VP7000系列边缘融合处理器内置多种测试图样和色彩图板，融合区域调整手段完备，通道间的色差校正功能齐全，工程安装调试方便快捷。
BR-VP7000系列边缘融合处理器采用并行总线处理结构，内嵌专用操作系统，整个系统封闭式运行，稳定性大大高于基于WINDOWS操作系统的“计算机＋板卡”方式的传统处理器。
处理器可接受高分辨率或非标准分辨率的RGB、VGA，复合视频等视频信号，并可以按用户要求对视频信号进行视窗大小、图像比例等方面的调整和变换。
最终输出统一格式的VGA或DVI信号。
BR-VP7000系列边缘融合控制器支持对所有视频窗口进行任意缩放、任意漫游和任意叠加。
边缘融合控制器是硬件控制器，不需要操作系统支持，上电即可工作，启动迅速，稳定性高。
可通过RS232、键盘、网络的方式进行远程或近程控制
5.6融合边带处理
融合边带处理功能主要实现光学拼缝消融，BR-VP7000内置多种伽马渐变模式，同时也支持用户自定义模式。
5.7自动色彩均衡
自动色彩均衡功能可消除投影设备间的颜色和亮度差异，保证投
升级会员 