CN102857738B - 多屏控制的图像显示系统、方法及多屏控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多屏控制的图像显示系统、方法及多屏控制装置，其中，该装置包括配置单元、图像数据输入模块、视频分割处理模块、交换模块以及多个缩放和输出显示模块；所述配置单元，配置分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，还配置缩放比例和显示位置；所述图像数据输入模块，将图像数据传送给视频分割处理模块；所述交换模块，将分割参数及对应关系传送给视频分割处理模块；并将缩放比例和显示位置传送给对应的缩放和输出显示模块；所述视频分割处理模块，将分割块发送给对应的缩放和输出显示模块；所述缩放和输出显示模块，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上。本发明方案能够减少图像显示的时延。

Description

多屏控制的图像显示系统、方法及多屏控制装置

技术领域

本发明涉及图像显示技术，尤其涉及多屏控制的图像显示系统、方法及多屏控制装置。

背景技术

多屏控制的图像显示，也就是，将采集到的图像数据显示在由多块显示屏拼接而成的电视墙上。目前，多屏图像显示在公安、交通等视频监控指挥中心应用较多。参见图1，为现有多屏控制的图像显示系统结构示意图，该系统包括摄像机、硬盘录像机和多屏控制装置；

所述摄像机，将采集到的图像数据传送给硬盘录像机；

所述硬盘录像机，对来自摄像机的图像数据进行硬盘存储，并显示预览图像，而后，将图像数据传送给多屏控制装置；

所述多屏控制装置，将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

本发明中，摄像机采集图像数据后，发送给硬盘录像机进行硬盘存储和图像预览，而后传送给多屏控制装置进行多屏显示；由于经过了硬盘录像机进行数据存储和图像预览，时延较大，且在此过程中，可能网络传输不稳定，这些都导致了图像显示时延较大，且降低了显示质量。

发明内容

本发明提供了一种多屏控制的图像显示系统，该系统能够减少图像显示的时延。

本发明还提供了一种多屏控制装置，该装置能够减少图像显示的时延。

本发明提供了一种多屏控制的图像显示方法，该方法能够减少图像显示的时延。

一种多屏控制的图像显示系统，该系统包括数据源提供装置、网络存储装置和多屏控制装置；

所述数据源提供装置，将数据源的图像数据传送给网络存储装置和多屏控制装置；

所述网络存储装置，将接收的图像数据存储于存储介质中；

所述多屏控制装置，将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

一种多屏控制装置，该多屏控制装置包括配置单元、图像数据输入模块、视频分割处理模块、交换模块以及多个缩放和输出显示模块；

所述配置单元，配置分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，发送给交换单元；还配置缩放比例和显示位置，发送给交换单元；

所述图像数据输入模块，接收来自数据源提供装置的图像数据，进行预处理后传送给视频分割处理模块；

所述交换模块，接收配置单元发送的分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，传送给视频分割处理模块；并接收配置单元发送的关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，传送给对应的缩放和输出显示模块；

所述视频分割处理模块，接收来自交换模块的分割参数和各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，并接收图像数据输入模块发送的图像数据，按照分割参数对图像数据进行分割；根据对应关系，将分割块通过交换模块发送给对应的缩放和输出显示模块；

所述缩放和输出显示模块，接收来自交换模块的缩放比例和显示位置，并接收来自交换模块的图像数据，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上。

一种多屏控制的图像显示方法，该方法包括：

数据源提供装置将数据源的图像数据分别传送给网络存储装置和多屏控制装置；

网络存储装置对接收的图像数据进行硬盘存储，多屏控制装置将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

从上述方案可以看出，本发明中，数据源提供装置将采集到的图像数据直接发送给多屏控制装置进行显示，而不经由网络存储装置进行存储后再转发给多屏控制装置，从而，节省了时间，减少了图像显示的时延。

附图说明

图1为现有技术多屏控制的图像显示系统结构示意图；

图2为本发明多屏控制的图像显示系统结构示意图；

图3为本发明多屏控制装置的结构示意图；

图4为本发明在电视墙上显示的上墙图像实例；

图5本发明多屏控制的图像显示方法示意性流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

参见图2，为本发明多屏控制的图像显示系统结构示意图，该系统包括数据源提供装置、网络存储装置和多屏控制装置；

所述数据源提供装置，将数据源的图像数据传送给网络存储装置和多屏控制装置；

所述网络存储装置，将接收的图像数据存储于存储介质中；

所述多屏控制装置，将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

数据源提供装置提供给网络存储装置和多屏控制装置的图像数据，可以是摄像机采集的数据源图像数据，也可以是存储装置中存储的图像数据。

本发明中，将数据源的图像数据直接发送给多屏控制装置进行显示，而不经由网络存储装置进行存储后再转发给多屏控制装置，这样，节省了时间，减少了图像显示的时延。

可选地，所述多屏控制装置包括配置单元200、图像数据输入模块100、视频分割处理模块104、交换模块105以及多个缩放和输出显示模块106，如图3示出了多屏控制装置的具体结构示意图。

所述配置单元200，配置分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块106的对应关系，发送给交换单元；还配置缩放比例和显示位置，发送给交换单元；

所述图像数据输入模块100，接收来自数据源提供装置的图像数据，进行预处理后传送给视频分割处理模块104；

所述交换模块105，接收配置单元200发送的分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块106的对应关系，传送给视频分割处理模块104；并接收配置单元200发送的关于各缩放和输出显示模块106的缩放比例和显示位置，传送给对应的缩放和输出显示模块106；

所述视频分割处理模块104，接收来自交换模块105的分割参数和各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，并接收图像数据输入模块100发送的图像数据，按照分割参数对图像数据进行分割；根据对应关系，将分割块通过交换模块105发送给对应的缩放和输出显示模块106；

所述缩放和输出显示模块106，接收来自交换模块105的缩放比例和显示位置，并接收来自交换模块105的图像数据，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上。

电视墙由多块显示屏拼接而成，每个缩放和输出显示模块106包含一块显示屏。每个缩放和输出显示模块106对各自接收的图像数据进行缩放后，显示在各自显示屏的相应位置上。如图4所示的实例，组成电视墙的拼接屏个数为9个，采用3×3方式排列，每个拼接屏的分辨率如1024×768，显示墙的总分辨率为3072×2304；图中示出了各缩放和输出显示模块106显示后的整体图像，即图中表示为“上墙图像”的部分，图像可在各块显示屏的全部或部分区域进行显示。

配置单元200为视频分割处理模块104配置分割参数，所述分割参数包括将每一图像分割的块数，以及分割方式等；还配置每个分割块与缩放和输出显示模块106的对应关系，以便视频分割处理模块104将各分割块发送给对应的缩放和输出显示模块106。

配置单元200还为各缩放和输出显示模块106配置缩放比例和显示位置，具体地，工作人员可根据显示墙的拼接屏个数、拼接屏分辨率、以及视频分割处理模块104接收的图像数据的分辨率，综合考虑后在配置单元200输入缩放比例和显示位置，缩放比例具体包括缩放后图像的长宽大小。

缩放和输出显示模块106对图像进行缩放后，可将图像写入用于显示的内存中，再从内存中读取图像，按照显示帧率将图像显示在显示屏的显示位置上。各缩放和输出显示模块106的显示帧率可设置为相同。假设来自图像数据输入模块100的数据源的每帧图像最大容量为8MBybe，缩放和输出显示模块106的内存中使用8MByte×3帧＝24MByte用做缓存；将缓存的三帧图像表示为Frame1、Frame2和Frame3；图像逐帧写入内存，并逐帧从内存读取，显示在对应的拼接屏上。显示帧率例如为60Hz，而从光纤摄像机输入过来的数据为30Hz，也就是输入源更新比输出显示更新要慢，如果输出显示完Frame2后，新的一帧Frame3缩放后图像还没有写完，此时重复读Frame2的图像内容输出显示即可。

交换模块105可具体采用扩展外设部件互联标准（PCIe，Peripheral ComponentInterconnect Express）总线进行数据流传输，PCIe是一种点对点的高速串行总线，比起外设部件互联标准（PCI，Peripheral Component Interconnect）总线以及更早期的计算机总线，具有更高的传输率，且能达到PCI所不能提供的高带宽。

现有技术的多屏控制装置中，每块显示屏对应一个数据处理模块；硬盘录像机接收来自摄像机的图像数据后，分别发送给各数据处理模块，各数据处理模块对图像进行分割，选取自身需要的分割块进行缩放后显示在对应的显示屏上。

现有方案中，将采集的图像数据分别发送给各数据处理模块进行分割、缩放和显示；由于各数据处理模块接收的未经分割的图像数据，其传输流量较大，对传输通道的带宽要求较高。本发明中，为了较少对传输通道带宽的要求，对来自图像数据输入模块100的图像数据先进行图像分割，而后将分割块经由交换模块105传送给对应的缩放和输出显示模块106；由于分割块减少了传输流量，也相应降低了对传输通道的带宽要求。

视频分割处理模块104对同一帧图像进行分割后，交换模块105采用PCIe总线将分割块发送给对应的各缩放和输出显示模块106，因PCIe总线的传输时延，一个视频源同一帧图像数据分割后的不同分割块传送到不同的缩放和输出显示模块106可能不同步；为了使同一帧图像同步在显示墙上，各缩放和输出显示模块106之间两两连接，互相通知各自的数据接收情况，当获知各缩放和输出显示模块106接收完关于同一帧号的图像数据后，才进行图像缩放和显示。具体地：

所述视频分割处理模块104，在发送分割块时，同时发送该分割块的帧号；

各个缩放和输出显示模块106，在接收完同一帧号的图像数据后，同时按照缩放比例对图像进行缩放及显示。

可选地，所述配置单元200包括中央处理模块107、网络通讯模块108和多屏控制客户端模块109；

所述交换模块105，从视频分割处理模块104获取图像数据的分辨率，发送给中央处理模块；并从各缩放和输出显示模块106获取对应的屏幕墙分辨率，发送给中央处理模块107；

所述中央处理模块107，将来自交换模块105的分辨率通过网络通讯模块108传送给多屏控制客户端模块109；还通过网络通讯模块108接收来自多屏控制客户端模块109的分割参数和对应关系，以及关于各缩放和输出显示模块106的缩放比例和显示装置，传送给交换模块105；

所述多屏控制客户端模块109，接收关于网络通讯模块108的分辨率和关于各缩放和输出显示模块106的分辨率，配置分割参数和对应关系，以及关于各缩放和输出显示模块106的缩放比例和显示位置，将配置的分割参数、对应关系、缩放比例和显示位置通过网络通讯模块108反馈给中央处理模块107。

进一步地，为了使视频分割处理模块104发送的图像的帧率相同，多屏控制客户端模块109还进行帧率信息配置。具体地：

所述多屏控制客户端模块109，配置帧率信息，通过网络通讯模块108反馈给中央处理模块107；

所述中央处理模块107，将接收的帧率信息发送给交换模块105；

所述交换模块105，接收来自中央处理模块107的帧率信息，发送给视频分割处理模块104；

所述视频分割处理模块104，接收来自交换模块105的帧率信息，通过交换模块105向对应的缩放和输出显示模块106发送图像数据时，将分割块处理为与帧率信息相同的帧率进行发送。

可选地，所述图像数据输入模块100为光纤通讯模块101、视频信号输入模块102、模拟信号输入模块103和网络输入视频解码模块110中的至少一个；光纤通讯模块101、视频信号输入模块102、模拟信号输入模块103和网络输入视频解码模块110分别与一个视频分割处理模块104相连接；

所述光纤通讯模块101，依据光纤通讯协议接收来自光纤摄像机的图像数据，传送给对应的视频分割处理模块104；

所述视频信号输入模块102，接收来自存储装置的视频信号，进行模拟到数字信号的转换，将转换得到的图像数据传送给视频分割处理模块104；

所述模拟信号输入模块103，接收来自模拟摄像机的视频信号，进行模拟到数字信号的转换，将转换得到的图像数据传送给对应的视频分割处理模块104；

所述网络输入视频解码模块110，接收来自网络摄像机的已编码压缩过的视频信号，对数字视频信号解码得到原始的图像数据，将图像数据传送给对应的视频分割处理模块104。

图3中，视频信号输入模块102接收来自存储装置的视频信号，具体地，例如接收来自计算机、硬盘录像机或其他存储装置的视频信号，该视频信号例如为视频图形阵列（VGA，Video Graphics Array）信号、数字视频接口（DVI，Digital Video Interface）信号或高清晰度多媒体接口（HDMI，High Definition Multimedia Interface）信号等。

模拟信号输入模块103接收来自模拟摄像机的视频信号，该视频信号如复合视频广播信号（CVBS，Composite Video Broadcast Signal）。

网络输入视频解码模块110通过网络接口接收来自网络摄像机的视频信号，来自网络摄像机的信号为编码压缩过的视频信号。

当然，图像数据源多种多样，相应地，对应着不同的图像数据输入模块，不仅限于光纤通讯模块101、视频信号输入模块102、模拟信号输入模块103和网络输入视频解码模块110。

通过配置单元200，还可进行图像预览，具体地：

所述视频分割处理模块104，对接收的图像数据复制一份低帧频的视频源数据，发送给交换模块105；

所述交换模块105，将视频分割处理模块104发送的低帧频的视频数据源发送给中央处理模块107；

所述中央处理模块107，将来自交换模块105的低帧频的视频数据源通过网络通讯模块108发送给多屏控制客户端模块109；

所述多屏控制客户端模块109，显示来自网络通讯模块108的低帧频视频数据源。所述低帧率例如为1秒2帧图像，多屏控制客户端模块109可采用多屏控制客户端软件，实现显示墙上图像的模拟显示。

视频分割处理模块104以及缩放和输出显示模块106，可具体采用现场可编程逻辑器件（FPGA，Field-Programmable Gate Array）实现。

本发明还提供了基于图像所示系统的图像显示方法，其流程如图5所示，包括以下步骤：

步骤501，数据源提供装置将数据源的图像数据分别传送给网络存储装置和多屏控制装置。

步骤502，网络存储装置对接收的图像数据进行硬盘存储，多屏控制装置将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

本步骤所述多屏控制装置将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示可具体包括：

图像数据输入模块接收来自数据源提供装置的图像数据，进行预处理后传送给视频分割处理模块；交换模块接收配置单元发送的分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，传送给视频分割处理模块，且交换模块接收配置单元发送的关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，传送给对应的缩放和输出显示模块；

视频分割处理模块接收来自交换模块的分割参数和各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，按照分割参数对接收的图像数据进行分割；根据对应关系，将分割块通过交换模块发送给对应的缩放和输出显示模块；

缩放和输出显示模块接收来自交换模块的缩放比例和显示位置，还接收来自交换模块的图像数据，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上。

进一步地，还可进行图像预览，相应地，所述图像数据输入模块将预处理后的图像数据传送给视频分割处理模块之后，该方法还包括：

视频分割处理模块对接收的图像数据复制一份低帧频的视频源数据，发送给交换模块；

交换模块将视频分割处理模块发送的低帧频的视频数据源发送给中央处理模块；

中央处理模块将来自交换模块的低帧频的视频数据源通过网络通讯模块发送给多屏控制客户端模块；

多屏控制客户端模块显示来自网络通讯模块的低帧频视频数据源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种多屏控制装置，其特征在于，该装置包括配置单元、图像数据输入模块、视频分割处理模块、交换模块以及多个缩放和输出显示模块；

所述配置单元，配置分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，发送给交换模块；还配置缩放比例和显示位置，发送给交换模块；

所述图像数据输入模块，接收来自数据源提供装置的图像数据，进行预处理后传送给视频分割处理模块；数据源提供装置的图像数据包括摄像机采集的数据源图像数据、存储装置中存储的图像数据；

所述交换模块，接收配置单元发送的分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，传送给视频分割处理模块；并接收配置单元发送的关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，传送给对应的缩放和输出显示模块；

所述视频分割处理模块，接收来自交换模块的分割参数和各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，并接收图像数据输入模块发送的图像数据，按照分割参数对图像数据进行分割；根据对应关系，将分割块通过交换模块发送给对应的缩放和输出显示模块；

所述缩放和输出显示模块，接收来自交换模块的缩放比例和显示位置，并接收来自交换模块的图像数据，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上；

所述配置单元包括中央处理模块、网络通讯模块和多屏控制客户端模块；

所述交换模块，从视频分割处理模块获取图像数据的分辨率，发送给中央处理模块；并从各缩放和输出显示模块获取对应的屏幕墙分辨率，发送给中央处理模块；

所述中央处理模块，将来自交换模块的分辨率通过网络通讯模块传送给多屏控制客户端模块；通过网络通讯模块接收来自多屏控制客户端模块的分割参数和对应关系，以及关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，传送给交换模块；

所述多屏控制客户端模块，接收来自所述中央处理模块的分辨率，配置分割参数和对应关系，以及关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，将配置的分割参数、对应关系、缩放比例和显示位置通过网络通讯模块反馈给中央处理模块。

2.如权利要求1所述的多屏控制装置，其特征在于，

所述视频分割处理模块，在发送分割块时，同时发送该分割块的帧号；

各个缩放和输出显示模块，在接收完同一帧号的图像数据后，同时按照缩放比例对图像进行缩放及显示。

3.如权利要求1所述的多屏控制装置，其特征在于，

所述多屏控制客户端模块，配置帧率信息，通过网络通讯模块反馈给中央处理模块；

所述中央处理模块，将接收的帧率信息发送给交换模块；

所述交换模块，接收来自中央处理模块的帧率信息，发送给视频分割处理模块；

所述视频分割处理模块，接收来自交换模块的帧率信息，通过交换模块向对应的缩放和输出显示模块发送图像数据时，将分割块处理为与帧率信息相同的帧率进行发送。

4.如权利要求1至3中任一项所述的多屏控制装置，其特征在于，所述图像数据输入模块为光纤通讯模块、视频信号输入模块、模拟信号输入模块和网络输入视频解码模块中的至少一个；光纤通讯模块、视频信号输入模块、模拟信号输入模块和网络输入视频解码模块分别与一个视频分割处理模块相连接；

所述光纤通讯模块，依据光纤通讯协议接收来自光纤摄像机的图像数据，传送给对应的视频分割处理模块；

所述视频信号输入模块，接收来自存储装置的视频信号，进行模拟到数字信号的转换，将转换得到的图像数据传送给视频分割处理模块；

所述模拟信号输入模块，接收来自模拟摄像机的视频信号，进行模拟到数字信号的转换，将转换得到的图像数据传送给对应的视频分割处理模块；

所述网络输入视频解码模块，接收来自网络摄像机的已编码压缩过的视频信号，对数字视频信号解码得到原始的图像数据，将图像数据传送给对应的视频分割处理模块。

5.如权利要求4所述的多屏控制装置，其特征在于，

所述视频分割处理模块，对接收的图像数据复制一份低帧频的视频源数据，发送给交换模块；

所述交换模块，将视频分割处理模块发送的低帧频的视频数据源发送给中央处理模块；

所述中央处理模块，将来自交换模块的低帧频的视频数据源通过网络通讯模块发送给多屏控制客户端模块；

所述多屏控制客户端模块，显示来自网络通讯模块的低帧频视频数据源。

6.一种多屏控制的图像显示系统，其特征在于，该系统包括数据源提供装置、网络存储装置及如权利要求1-5中任一项所述的多屏控制装置；

所述数据源提供装置，将数据源的图像数据传送给网络存储装置和多屏控制装置；

所述网络存储装置，将接收的图像数据存储于存储介质中；

所述多屏控制装置，将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

7.一种基于权利要求6所述系统的图像显示方法，其特征在于，该方法包括：

数据源提供装置将数据源的图像数据分别传送给网络存储装置和多屏控制装置；

网络存储装置对接收的图像数据进行硬盘存储，多屏控制装置将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多屏控制装置将接收的图像数据在电视墙上进行多屏显示包括：

图像数据输入模块接收来自数据源提供装置的图像数据，进行预处理后传送给视频分割处理模块；交换模块接收配置单元发送的分割参数及各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，传送给视频分割处理模块，且交换模块接收配置单元发送的关于各缩放和输出显示模块的缩放比例和显示位置，传送给对应的缩放和输出显示模块；

视频分割处理模块接收来自交换模块的分割参数和各分割块与缩放和输出显示模块的对应关系，按照分割参数对接收的图像数据进行分割；根据对应关系，将分割块通过交换模块发送给对应的缩放和输出显示模块；

缩放和输出显示模块接收来自交换模块的缩放比例和显示位置，并接收来自交换模块的图像数据，按照缩放比例对图像进行缩放，显示在与显示位置相应的位置上。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图像数据输入模块将预处理后的图像数据传送给视频分割处理模块之后，该方法还包括：

视频分割处理模块对接收的图像数据复制一份低帧频的视频源数据，发送给交换模块；

交换模块将视频分割处理模块发送的低帧频的视频数据源发送给中央处理模块；

中央处理模块将来自交换模块的低帧频的视频数据源通过网络通讯模块发送给多屏控制客户端模块；

多屏控制客户端模块显示来自网络通讯模块的低帧频视频数据源。