CN109410827A - 一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，包括步骤一、确定扫描时序：规定首先沿纬线方向扫描，一行扫描结束后进入相邻纬度的下一行；步骤二、求得全景球面分辨率；步骤三、动态重构行消隐时间，帧缓存寻址；步骤四、扫描显示：按照步骤一所述时序在球面上扫描，在行扫描中插入空白时间。本发明应用于球面结构，帧缓存寻址过程将分辨率信息具体到每一行，通过在行扫描中插入空白时间兼容传统显示扫描时序；与传统的行列式寻址相比，使用球面坐标系的经纬度作为全景寻址的两轴，因此解决了曲面结构寻址困难问题，使得全景球面显示器能够脱离处理器的依赖，直接通过硬件电路解码寻址，降低成本，提高能效。
Description
技术领域
本发明涉及全景图像显示领域，图像寻址显示领域，封闭座舱信息显示及交互领域，具体涉及一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法。
背景技术
近年来，增强现实技术，虚拟现实技术，航空领域等多个领域迅速发展，对于全景图像的采集与显示要求不断提高，封闭座舱内进行全景显示的地位和价值愈发凸显。
全景显示系统主要应用于两个场景，首先是基于虚拟现实，这种全景显示方法在现有技术方案中较为热门。但是基于虚拟现实的全景显示方案大多要求使用者佩戴VR眼镜，这不但会限制使用者的视野，同时会对使用者的行动带来不便，也存在着边缘畸变，易产生晕眩感等诸多问题。
全景显示系统的第二个应用场景是封闭座舱显示系统。传统的封闭座舱显示系统中显示部分多采用多显示单元，即通过多块二维屏幕拼接实现全景显示。这种显示模块对应的控制模块实际是通过多块视频采集卡，各自控制多块屏幕显示的内容，将不同图像显示于不同屏幕上，显示的内容相互关联。这种显示方案寻址和显示的过程较为简单。但它基于二维屏幕拼接实现，屏幕数量有限；当追求更好的显示效果、试图用平面显示屏拼接出更精细的弧面时，这种方案要求的显示屏数量和对应的视频采集卡数量极大增加；同时，并行控制这些视频采集卡和显示屏的复杂程度也极大增加，相应的软硬件成本均因此剧增。因此，这种方案在球面或其他不规则壳体的封闭环境中难以实现。
此外，对于球面全景显示，图像的寻址是一个尚未解决的问题，传统的显示设备都是基于二维平面的行列式扫描，而球面图像在不做处理的情况下不能一次性遍历到所有像素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
为了解决了全景球面显示因为其曲面结构导致的构造、寻址困难问题，本发明提出一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提出一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，包括步骤：
步骤一、确定扫描时序：规定首先沿纬线方向扫描，一行扫描结束后进入相邻纬度的下一行；令扫描点与球心连线与z轴正半轴的夹角为扫描角α，令扫描点至z轴垂线与0度经线面的夹角为扫描角β；在沿同一纬度扫描过程中，扫描角β的范围从0度到360度；在纬度变化的扫描过程中，扫描角α的范围为0度到180度；
步骤二、求得全景球面分辨率：令球面像素间距为d，全景球面显示器的球半径为r，则全景球面分辨率为：
其中ym为各纬线方向上的像素数量，xym为各经线方向上的像素数量；
步骤三、动态重构行消隐时间，帧缓存寻址：由赤道到两极在球面的每行依次增加行消隐时间，直到每一行扫描时间相同；以全景图像最大时间宽度作为显示帧宽w，最小消隐时间为t，球面每一行增加的消隐时间Δti为：
其中，xmax为全景图像最大行像素数，tpixel为像素时钟周期；
步骤四、扫描显示：所述扫描点按照步骤一所述时序在球面上扫描，在行扫描中插入空白时间；所述空白时间与步骤三所述行消隐时间对应。
如前所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，进一步地，步骤二所述像素由LED贴片组成。
如前所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，进一步地，所述步骤四由显示驱动电路在帧同步信号以及行同步信号时序中留出空白实现。
如前所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，进一步地，用于实现步骤四的显示驱动电路排布为非对齐的异构模型。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.该寻址显示方法应用于非对称分布的按经纬度寻址的球面结构；根据球面经纬度扫描特点，按照经纬线对发光颗粒进行异构驱动；本发明在帧同步信号以及行同步信号时序中留出空白，使驱动电路兼容传统驱动；
2.该寻址显示方法的帧缓存寻址过程，将分辨率信息具体到每一行，通过调整驱动时序中的行中断时钟，在行扫描中插入空白时间，使得每一行扫描时间相同，兼容传统显示扫描时序；
3.该寻址显示方法与传统的行列式寻址相比，使用球面坐标系的经纬度作为全景寻址的两轴，可以将全景图像直接显示在球面显示器上，因此解决了球面全景显示因为其曲面结构导致的寻址困难问题，使得全景球面显示器能够脱离处理器的依赖，直接通过硬件电路解码寻址，降低成本，提高能效，统一全景显示标准。
附图说明
图1是经线行同步扫描显示方式图；
图2是基于经纬度显示时序图；
图3是帧缓存寻址图；
图4是球面异构发光颗粒显示驱动；
图5是全景球面显示器结构图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面结合附图，说明本发明所述寻址方法的步骤和原理。
本发明所述的寻址显示方法用于解决全景球面显示情况下的现存问题，因此它是基于一种全景球面显示器的硬件存在的。这种显示器用于实现图像的全景球面显示，它至少包括球形外壳，球形电路基板，发光材料，球形保护层，球形上电极板以及寻址电路。所述全景球面显示器还可以包括供电设备和视频输入接口。图5是全景球面显示器结构图。所述球形电路基板作为显示面板的电极和发光颗粒的驱动源；所述发光材料用于作为所述全景球面显示器的发光源；所述发光材料、球形保护层和球形上电极板依次通过物理沉积方式附着在球形电路基板上。
所述全景球面显示器的显示方向包括向球外显示以及向球内显示；所述发光器件由适用于球面显示的点光源器件密集排布贴合而成，例如LED贴片。下面结合附图详细叙述本发明所述的寻址显示方法。
图1是经线行同步扫描显示方式图。观察球形坐标系模型时，首先令地轴处于竖直状态，也就是令经线方向处于纵向，纬线方向处于横向。本发明所述的扫描过程中，首先沿纬线方向扫描，也就是以纬线方向作为显示扫描时序的行方向；一行扫描结束后进入下一行，这时选择下一行的依据是沿经线方向，也就是让经线方向作为显示扫描时序的列方向。在沿纬度、跨经线的横向扫描过程中，扫描角β的范围从0度到360度；在沿经度、跨纬线的纵向扫描过程中，扫描角α的范围为0度到180度。
规定了球面扫描的坐标系和扫描时序，接下来需要确定全景球面显示器的分辨率。在全景球面显示器中，分辨率主要取决于用于拼接形成球面的显示材料的颗粒尺度。在这里以MiniLED为例。令LED贴片的像素间距为d，若全景球面显示器的球半径为r，则全景分辨率如下所示：
其中ym为各纬度经线方向上的像素数量，xym为各经度纬线方向上的像素数量。其中，不同纬度上的截面圆周长各不相同，所以对于第y行，也就是纬度为y的截面圆，该行的像素总数xym不是一个定值，而是随着纬度改变而变化。这对于一般的行列式寻址来说不被允许，因为传统寻址方式要求数据的存储形式为一个二维矩阵，每列元素的个数都相等。(由于扫描时序首先按照经线方向沿同一列的像素进行，而填充矩阵元素沿矩阵的行方向填充，因此球面的列像素对应矩阵的行元素)
接下来是显示帧缓存中寻址方法：针对球面变化的行像素数进行特殊寻址。在一般的扫描时序中，行消隐时间是固定的。在帧同步信号(VS)和行同步信号(HS)兼容一般显示时序的情况下，为了兼容随纬度不同数量产生变化的行像素，对行消隐时间做动态重构。图2是基于经纬度显示时序图。在像素数较多的行内，构建较短的行消隐时间；在像素数较少的行内，构建较长的行消隐时间。这样就令任意纬度的驱动电路在时序上都能保持一致，实现对所有驱动模组的对称处理。
如图2所示，以全景图像最大时间宽度作为显示帧宽w，最小消隐时间为t，由赤道到两极，具体每一行增加的消隐时间Δti为：
其中，xmax为全景图像最大行像素数，tpixel为像素时钟周期；这样每个显示帧中，每行数据就按顺序排布，如图3所示。
进一步地，基于以上的寻址方法，球面基板上的驱动电路排布也将是非对齐的异构模型。以向内显示的全景球面显示器为例，图4所示为驱动模组的结构。不同纬度上，发光材料的数量和驱动模组的大小都对应不同。本发明所设计的底层驱动特色和创新之处在于，发光材料具有行差异性和驱动电路具有一致性。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一、确定扫描时序：规定首先沿纬线方向扫描，一行扫描结束后进入相邻纬度的下一行；令扫描点与球心连线与z轴正半轴的夹角为扫描角α，令扫描点至z轴垂线与0度经线面的夹角为扫描角β；在沿同一纬度扫描过程中，扫描角β的范围从0度到360度；在纬度变化的扫描过程中，扫描角α的范围为0度到180度；
步骤二、求得全景球面分辨率：令球面像素间距为d，全景球面显示器的球半径为r，则全景球面分辨率为：
其中ym为各纬线方向上的像素数量，xym为各经线方向上的像素数量；
步骤三、动态重构行消隐时间，帧缓存寻址：由赤道到两极在球面的每行依次增加行消隐时间，直到每一行扫描时间相同；以全景图像最大时间宽度作为显示帧宽w，最小消隐时间为t，球面每一行增加的消隐时间Δti为：
其中，xmax为全景图像最大行像素数，tpixel为像素时钟周期；
步骤四、扫描显示：所述扫描点按照步骤一所述时序在球面上扫描，在行扫描中插入空白时间；所述空白时间与步骤三所述行消隐时间对应。
2.如权利要求1所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，其特征在于，步骤二所述像素由LED贴片组成。
3.如权利要求1所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，其特征在于，所述步骤四由显示驱动电路在帧同步信号以及行同步信号时序中留出空白实现。
4.如权利要求1所述的一种基于全景球面显示器的纬线方向寻址显示方法，其特征在于，用于实现步骤四的显示驱动电路排布为非对齐的异构模型。
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