CN108055480A - 一种单路视频信号输入多开窗显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单路视频信号输入多开窗显示器，包括显示屏、整机结构件、功能控制主板，按键板以及用于将各部件串联起来的电路，其特征是，所述功能控制主板包括视频接口模块、显示曲线校准模块、图像缩放模块、高速缓存模块、图像拼接模块、屏显接口模块、系统控制模块；所述系统控制模块用于决定显示器开窗显示的方式和开窗的数量，并控制显示曲线校准的种类，图像缩放的尺寸，图像拼接的摆放顺序。优点：只需一路视频信号输入，即可在显示器上显示多开窗画面。设计精巧，处理单元紧凑，可将处理电路板做的很小巧，成本低廉，空间占用小等诸多优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种单路视频信号输入多开窗显示器，属于显示器技术领域。
背景技术
显示器多开窗应用，即在一个显示器同时显示多个画面：比如医疗显示领域的无缝双屏显示，示教会议的大屏显示器四分屏应用等。多开窗显示可以带来比较丰富的实体应用，比如不同开窗内的图像相互比较印证，串联不同开窗里的分时捕获图像从而得到图像或图像内物体的运动轨迹等。传统的多开窗显示要么在上位机软件端实现多窗口拼接再将视频信号源输出给显示器显示，这种方式需要额外增添电脑主机，成本高昂也不灵活；要么需要显示器多路视频信号输入从而在内部实现多路信号的同时拼接显示，繁多的接口不仅增加成本，也因占用接口较多不利于显示器小型化或者说在小型显示器上因结构空间有限从而无法实现多开窗应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种单路视频信号输入多开窗显示器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种单路视频信号输入多开窗显示器，包括显示屏、整机结构件、功能控制主板，按键板以及用于将各部件串联起来的电路，其特征是，所述功能控制主板包括视频接口模块、显示曲线校准模块、图像缩放模块、高速缓存模块、图像拼接模块、屏显接口模块、系统控制模块；
所述视频接口模块用于连接外部设备，输入视频信号，所述视频信号依次经过显示曲线校准模块、图像缩放模块、高速缓存模块、图像拼接模块、屏显接口模块处理后，在显示屏上显示，所述系统控制模块分别与显示曲线校准模块、图像缩放模块和图像拼接模块连接；
所述系统控制模块用于决定显示器开窗显示的方式和开窗的数量，并控制显示曲线校准的种类，图像缩放的尺寸，图像拼接的摆放顺序功能；
从视频接口模块输入的视频信号经过显示曲线校准模块得到经过校准的符合显示的视频信号，该信号进入图像缩放模块得到多开窗显示其中一窗内的图像，分辨率和位置根据显示器的物理特性结合多开窗应用要求预存参数化设置，之后，所有的视频信号存入高速缓存模块，图像拼接模块根据系统控制的要求从高速缓存模块里取出相关的视频信号数据并拼接成显示屏要求上屏的分辨率图像数据，最后通过屏显接口模块将视频图像数据转换成显示器上屏数据的标准格式最终点亮显示屏。
进一步的，所述视频信号接口采用单路视频接口，用于接收外部视频信号源。
进一步的，所述系统控制模块包括接受本地预存入菜单的图像开窗拼接方式和串口或无线通信接受外部指令的图像开窗拼接方式，并控制显示曲线校准、图像缩放、高速缓存、图像拼接模块完成单路视频信号输入多开窗显示。
进一步的，所述显示曲线校准模块内部存入一条或多条图像校准曲线，视频信号进入显示曲线校准模块根据系统控制选择其中一条图像校准曲线进行视频图像校准或者不校准以直通的方式使用视频接口输入的原始图像数据。
进一步的，图像缩放模块对输入的视频图像进行图像缩放后输出需求的分辨率规格。
进一步的，所述图像缩放模块将图像缩放完的视频信号存入高速缓存模块中，不同开窗位置显示的视频图像数据存入高速缓存内一块独立的空间，该空间的数据可以被时时刷新，也可以保持不变。
进一步的，所述图像拼接模块用于生成显示屏的时序图(行同步/场同步/数据有效)，根据系统控制，在时序的指定时间节点从高速缓存中对应的空间中取出相关数据并输出。
进一步的，所述功能控制主板采用一块单独的电路板或2块以及2块以上的电路板拼接而成，多块电路板之间通过自定义信号线完成通信和同步，所述电路板的数量选择依据显示器的显示要求和设计主芯片的带宽处理能力设置。
本发明所达到的有益效果：
本发明一种单路视频信号输入多开窗显示器，使用数字处理芯片，包括视频接口、显示曲线校准、图像缩放、高速缓存、图像拼接、屏显接口、系统控制等一系列模块。只需一路视频信号输入，即可在显示器上显示多开窗画面。设计精巧，处理单元紧凑，可将处理电路板做的很小巧，成本低廉，空间占用小等诸多优点。
附图说明
图1是本发明的显示器内部体现本发明的模块架构示意图；
图2是本发明的显示器的一个具体电路设计案例；
图3是图像输出控制的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种单路视频信号输入多开窗显示器包括显示屏、整机结构件、功能控制主板以及主板周边按键板等零部件。如图1所示，所诉功能控制主板包括视频接口、显示曲线校准、图像缩放、高速缓存、图像拼接、屏显接口、系统控制等多个模块。
如图2所示，使用ARM芯片STM32作为系统控制模块，它一方面接受外部命令（可以使用显示器按键调用显示器菜单内置的分屏模式，也可以通过通信接口比如UART接受上位机软件的分屏模式）的分频模式要求，一方面又将这些分频模式具体参数化发送给图像处理的各个模块。
如图2所示，使用Xilinx公司的FPGA芯片（XC7A200T-1FFG1156C）完成主要功能模块处理。其中视频接口使用DisplayPort Sink模块方案，曲线校准模块内含显示曲线校准等多种曲线，Scaler模块实现图像缩放，DDR3-SDRAM读写控制器及其FPGA的外围芯片DDR3-SDRAM实现图像高速缓存的作用，图像输出控制实现将图像从高速缓存中读出并拼接成多窗口图像数据，并在FPGA内部转换成LVDS格式上显示屏点亮显示。
本实施例中，DisplayPort Sink采用xilinx公司标准的IP Core, 外部视频信号源通过DisplayPort视频接口将视频信号数据送入FPGA内部转换成常见的FPGA内部数据格式（FS/VS/HS/DE/DATA）。
本实施例中，曲线校准模块内嵌包含显示曲线校准等多条校准曲线数据，使用FPGA内部的BlockRam资源实现。
本实施例中，Scaler是一个标准的图像缩放模块，可以自己撰写，也可以使用Xilinx公司的IP Core。通过系统模块的参数配置，Scaler一方面知道输入的视频图像分辨率，另一方面也知道缩放后的视频图像分辨率没，从而实现一个标准的图像缩放处理。
本实施例中，DDR3-SDRAM读写控制器，外接DDR3-SDRAM芯片, 可以对DDR3-SDRAM进行读写操作；它一方面接受系统控制的命令，将某一个时间段内的Scaler出来的视频图像数据存入指定的DDR3-SDRAM内的一块地址空间；另一方面同时也接受图像输出控制模块的命令请求，将图像输出控制模块要求的DDR3-SDRAM地址空间内数据送出去给图像输出控制模块。
本实施例中，如图３所示，当系统控制模块指定为等分二分屏时，Scaler模块将输入的视频信号缩放成二分屏开窗的图像分辨率，并根据系统控制命令，分时的存入DDR3-SDRAM的位置1或位置2的地址空间内。图像输出控制模块生成显示器上屏需求的时序图，根据显示的位置要求，从DDR3-SDRAM的位置1或位置2的地址空间内调用视频图像数据并组合成一个显示屏需求的完整画面。
本实施例中，LVDS输出是将内部图像数据格式转换成显示屏需求的LVDS格式的数据格式输出FPGA，FPGA通过上屏信号线将数据输送给显示屏将显示屏点亮。
本发明的运行过程为：一台小尺寸的1920×1080分辨率60Hz运行的带一个DisplayPort接口的显示器。内嵌三种常见分屏开窗方式，操作者通过按键选择菜单内的二分屏(二开窗)显示模式。外部视频信号进入显示器内部的主板上的FPGA芯片后，首先DisplayPort Sink模块将DisplayPort信号转换成FPGA内部通行可识别的数据格式（FS/VS/HS/DE/DATA）之后经过曲线校准模块（因操作者没有选择曲线校准的种类，设计默认为伽马2.4）再次将数据送入Scaler模块。根据二分屏的参数要求，Scaler将图像缩小成960×1080的图像（如果要求图像不发生形变，可以输出EDID给显示人，让显卡直接输入960×1080的图像）之后通过DDR3-DRAM读写控制不断存入DDR3-DRAM之内的第一帧的位置①（如图3所示）。图像输出控制模块将DDR3-DRAM之内的第一帧的位置①的数据不断读出并最终输出给显示屏左半屏显示（这时，因DDR3-DRAM之内的第一帧的位置②内的数据是空的，显示屏右半屏显示黑色无数据的效果）。操作者找到想要观察的截屏视频图像数据时，通过菜单按键，选择图像开窗切换按钮并按动，这时Scaler出来的数据送入DDR3-DRAM之内的第一帧的位置②。由于图像输出控制模块不断从DDR3-DRAM之内的第一帧的位置①和②读取数据，最终我们将看到在显示屏的左半屏是一幅操作者先前决定对比的第一幅静态图像，右半屏是一幅操作者决定对比的第二幅图像（显卡输出的是一幅图像的话，右半屏看到的也是一幅“静态”图像）。左右半屏两幅图像对比，最终实现显示器二分屏(二开窗)效果，方便操作者完成两幅图像对比的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种单路视频信号输入多开窗显示器，包括显示屏、整机结构件、功能控制主板，按键板以及用于将各部件串联起来的电路，其特征是，所述功能控制主板包括视频接口模块、显示曲线校准模块、图像缩放模块、高速缓存模块、图像拼接模块、屏显接口模块、系统控制模块；
所述视频接口模块用于连接外部设备，输入视频信号，所述视频信号依次经过显示曲线校准模块、图像缩放模块、高速缓存模块、图像拼接模块、屏显接口模块处理后，在显示屏上显示，所述系统控制模块分别与显示曲线校准模块、图像缩放模块和图像拼接模块连接；
所述系统控制模块用于决定显示器开窗显示的方式和开窗的数量，并控制显示曲线校准的种类，图像缩放的尺寸，图像拼接的摆放顺序功能；
从视频接口模块输入的视频信号经过显示曲线校准模块得到经过校准的符合显示的视频信号，该信号进入图像缩放模块得到多开窗显示其中一窗内的图像，分辨率和位置根据显示器的物理特性结合多开窗应用要求预存参数化设置，之后，所有的视频信号存入高速缓存模块，图像拼接模块根据系统控制的要求从高速缓存模块里取出相关的视频信号数据并拼接成显示屏要求上屏的分辨率图像数据，最后通过屏显接口模块将视频图像数据转换成显示器上屏数据的标准格式最终点亮显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述视频信号接口采用单路视频接口，用于接收外部视频信号源。
3.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述系统控制模块包括接受本地预存入菜单的图像开窗拼接方式和串口或无线通信接受外部指令的图像开窗拼接方式，并控制显示曲线校准、图像缩放、高速缓存、图像拼接模块完成单路视频信号输入多开窗显示。
4.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述显示曲线校准模块内部存入一条或多条图像校准曲线，视频信号进入显示曲线校准模块根据系统控制选择其中一条图像校准曲线进行视频图像校准或者不校准以直通的方式使用视频接口输入的原始图像数据。
5.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，图像缩放模块对输入的视频图像进行图像缩放后输出需求的分辨率规格。
6.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述图像缩放模块将图像缩放完的视频信号存入高速缓存模块中，不同开窗位置显示的视频图像数据存入高速缓存内一块独立的空间，该空间的数据可以被时时刷新，也可以保持不变。
7.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述图像拼接模块用于生成显示屏的时序图，根据系统控制，在时序的指定时间节点从高速缓存中对应的空间中取出相关数据并输出。
8.根据权利要求1所述的一种单路视频信号输入多开窗显示器，其特征是，所述功能控制主板采用一块单独的电路板或2块以及2块以上的电路板拼接而成，多块电路板之间通过自定义信号线完成通信和同步，所述电路板的数量选择依据显示器的显示要求和设计主芯片的带宽处理能力设置。
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