CN115361568B - 基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统。座位显示系统包括：票务信息接入点：经票务管理系统获取座位售票信息；车厢控制器：每节车厢内之间的车厢控制器之间互联通信，且均连接至娱乐系统控制器以及票务信息接入点，接入娱乐原生视频数据和票务信息；座位信息显示器：设置在每节车厢内，包括顺次拼接的多块级联式视频显示器；位于首部的级联式视频显示器与同车厢的车厢控制器通信；车厢控制器获取原生视频数据和车厢的座位售票数据，将原生视频数据及座位售票数据拼接，传递至座位信息显示器，显示。座位显示系统采用级联式显示器，接入了娱乐信息及售票信息，可以实现动态背景视频和售票数据的大画幅、动态集成显示。

Description

基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，涉及一种基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统。

背景技术

座位信息显示系统(简称座系统显)是旅客信息系统(简称PIS系统)的重要组成部分，用于显示座位位置信息和座位售票状态。

座位显示系统的发展路线如下。

第一代座位显示系统：采用简单的标签粘贴或丝印喷涂技术，为一种纯静态展示，通过标签或丝印向乘客展示座位排号信息，不具有电子显示功能。虽能满足基本的座位位置信息标识，但是不能显示座位售票状态，在售票状态未知的情况下，对旅客调换座位以及乘务员检票查票都存在不方便或者工作量较大的问题。

第二代座位显示系统：为全电子式动态座位显示系统。其利用了LED发光显示技术，第二代座位显示器的机械结构如图1所示，第二代座位信息显示器由LED背光灯1和LED状态指示灯2构成，通过LED背光灯1结合一体黑半透丝印玻璃盖板可以实现座位排号信息的显示，利用LED状态指示灯2显示不同颜色实现了座位售票状态的实时显示，例如绿灯代表未售、红灯代表已售、黄灯代表下站已售，通过安装孔3安装固定在车厢侧壁。第二代座显系统架构如图2所示，动车组的座显信息接入点通过蜂窝网络接收12306售票数据中心的全列座位售票状态信息，然后通过以太网总线将数据分发到各节车厢的车厢控制器，车厢控制器再通过485总线将数据分发到各个座位信息显示器上，座位信息显示器最终将数据解析并控制LED状态指示灯显示相关颜色。第二代座显系统的出现，不仅可以实现座位位置信息的标记，还可以通过不同颜色的状态指示灯实现座位售票状态的显示，方便了乘务员检票查票以及旅客调换座位。

随着智能化动车组概念的提出，对于动车组PIS系统提出了新的发展要求，即PIS设备不仅要满足乘客对于行车状态及多媒体等信息的基本视听需求，还要尽可能的根据行车状态和节日气氛，在车厢内兼顾一体化的场景展示功能，使得乘客获得更佳的视听体验。目前车厢内的PIS设备包括车内信息显示器、吊顶电视、座位信息显示器和广播扬声器，车内信息显示器和吊顶电视采用LCD或OLED显示屏，且数量固定单一，其只需根据车内实际状况尽可能的选用尺寸更大、分辨率更高的LCD或OLED显示屏，在PIS系统控制器和娱乐系统控制器的统一调配下，搭配广播扬声器很容易兼顾一体化场景的展示功能。第二代座位信息显示器作为铺设数量最多的PIS设备，贯穿整个车厢，但其采用LED发光技术，除了能实现自身基本功能，无法实现一体化场景展示功能。

因此，结合现有的功能需求，需要研究一种具有动态显示功能、大显示画幅的新的座位显示系统。

拼接式LCD或OLED具有显示画面广、显示画质细腻等特点，是很好的解决该问题的技术手段。目前常规的拼接方案主要是矩阵式拼接、分布式拼接两种。矩阵式拼接是一种低成本拼接方案，如图3所示，矩阵拼接处理器采用纯硬件方案实现了视频画面的分割，然后输出多路分割后的显示局部画面的视频信号，该拼接方案在硬件搭配完成后拼接组合固定不可通过软件调整，且不支持漫游画中画等模式，并受限于信号衰减等因素只能做本地部署。分布式拼接是一种拼接组合可灵活调整并支持漫游、画中画的新型拼接方案，如图4所示，分布式输入节点对完整的视频画面进行编码，并通过以太网发送视频码流，每个分布式输出节点接收相同的视频码流并解码，然后再根据预设的拼接命令截取对应部分的局部视频画面进行信号输出，该拼接方案采用以太网通讯模式，因此可实现异地联合部署。两种模式的共同点是每一个显示单元都需要独立的一路信号线，若座显直接采用以上拼接方案，将会导致大量的信号线的铺设，考虑到动车组内饰结构的整体性和设备的易维护性，大量布线的拼接模式并不适用于座显的LCD或OLED拼接方案。

综上，现有技术中矩阵式拼接及分布式拼接显示屏均不能解决本发明的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种具有动态显示、大画幅显示功能的座位显示系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，与列车旅客信息系统及列车票务管理系统通信，所述旅客信息系统包括PIS控制器及娱乐系统控制器，所述座位显示系统包括：

票务信息接入点：与票务管理系统通信，以获取各车厢座位售票信息；

车厢控制器：设置在每节车厢内，每节车厢内之间的车厢控制器之间互联通信，且均连接至娱乐系统控制器以及票务信息接入点；

座位信息显示器：设置在每节车厢内，包括多块级联式视频显示器，多块级联式视频显示器顺次拼接；位于首部的级联式视频显示器与同车厢的车厢控制器通信；

每节车厢的车厢控制器经娱乐系统控制器获取原生视频数据，经票务信息接入点获取该车厢的座位售票数据，将原生视频数据及座位售票数据融合，生成座位信息视频图像，传递至座位信息显示器，显示。

本发明一些实施例中：所述车厢控制器包括：

主板单元：接收车厢控制器所对应座位信息显示器的车厢座位售票信息并进行信息数据解析，以及，所对应座位信息显示器的原生视频信息并进行视频解码；进一步将座位售票信息和原生视频信息融合为新的拼接视频；

视频拼接控制单元：接收拼接后的视频，并对视频进行二次编码，输出；

所述级联式视频显示器包括：

交换机：与视频拼接控制单元通信，接收二次编码视频数据；与其所在级联显示器的下一级级联显示器通信，将二次编码的视频数据转发给下一级级联显示器；

视频拼接接收单元：与交换机通信，接收二次编码后的视频流，解码；按其所在级联拼接显示器的显示区域能力进行视频流截取，输出；

屏幕驱动单元：接收视频拼接接收单元处理后的视频数据，并进行格式转换；

显示单元：接收格式转换后的视频图像，显示。

本发明一些实施例中：所述视频拼接控制单元进一步被配置为：

对接收的融合后的视频进行二次编码打包为组播流数据包，发送给交换机，并向交换机发送：

拼接指令：对应每组级联式视频显示器中每个级联式视频显示器的视频拼接指令；

组播指令：对应每组级联式视频显示器的组播信息；

组播组目的地址：对应每组级联式视频显示器的目的地址；

所述交换机进一步被配置为：根据组播指令和组播组目地址，将组播流数据包和拼接指令发送给对应级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

所述视频拼接接收单元进一步被配置为：接收组播流数据包和拼接指令并进行解码，解码后根据拼接指令截取所在级联式视频显示器对应显示区域的视频数据，输出至屏幕驱动单元。

本发明一些实施例中：所述二次编码采用IP组播模式。

本发明一些实施例中：视频拼接控制单元进一步被配置为：产生参考时钟节拍信号，并在发送组播流数据包和拼接指令的同时，将参考时钟节拍信号发送至各个级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

所述车厢控制器在每个时间间隔的时间点采集一帧原生视频图像，处理后发送至座位信息显示器。

本发明一些实施例中：所述参考时钟节拍信号大于一帧图像采集编码并发送的时间、接收并解码的时间、画面截取并显示的时间的三者最大值。

本发明一些实施例中：每节车厢内设置有两个座位信息显示器，分别设置在车厢两侧车厢壁；每节车厢内设置有两个车厢控制器，每个车厢控制器分别用于接收车厢一侧座位的座位售票数据，与车厢内同侧的座位信息显示器通信。

本发明一些实施例中：每个座位信息显示器包括n块级联式视频显示器，每个视频显示器的分辨率为k；

所述原生视频信号包括n个子画面，各子画面的分辨率为k，呈纵向拼接；

每个级联式视频显示器的视频拼接接收单元被配置为：截取各子画面，并横向拼接显示。

本发明一些实施例中：所述级联式视频显示器包括：

LCD显示屏；

供电单元：与LCD显示屏连接，以为其供电；

控制盒：所述LCD显示屏安装在所述控制盒上；所述交换机、视频拼接接收单元、屏幕驱动单元、供电单元均设置在控制盒内；

所述控制盒上设置有吊耳，用于将级联式显示器安装至车厢。

本发明一些实施例中：沿控制盒外壁设置有接口单元：所述接口单元包括：

通讯接口：能够与车厢控制器连接，用于车厢控制器与级联式视频显示器的通信；

供电接口：与供电单元及外部电源连接，用于为级联式视频显示器供电；

级联网口：能够与本级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的通讯接口连接，以组装为座位信息显示器；

级联供电接口：能够与级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的供电接口连接。

本发明提供的列车座位显示系统，其有益效果在于：

1、相比第二代座显系统，该发明提供的座位信息显示器不仅可以替代原有座显系统实现座位位置、售票状态信息的展示，还采用级联式视频拼接技术实现了车厢内所有座显屏幕一体式的动态背景显示，首次实现了座位位置信息、座位售票信息、一体化动态背景的三合一显示。相比常规的视频拼接方案，级联式视频拼接方案具有布线简单、易维护的优点，非常适用于列车车厢等一些布线空间狭小、集成度要求高的应用场景，

2、本发明设计了时钟节拍同步法，以保证拼接画面在感官上的同步性；通过纵向切割横向拼接的视频画面拼接方法使得每个座位信息显示器都可按照最高画质显示，解决了拼接画面失真问题。

3、本发明提供的座位信息显示系统可以配合车内信息显示器、吊顶电视和广播扬声器等PIS设备根据列车运行状态或特定节日可以实现车内一体化场景的多媒体信息展示，以此可以提升动车组智能化水平，并增加乘客的乘坐体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为第二代座位信息显示器结构示意图。

图2为第二代座显系统架构。

图3为矩阵式显示器拼接架构图。

图4为分布式显示器拼接架构图。

图5为本发明基于级联式视频拼接技术的座显系统架构。

图6为车厢控制器架构示意图。

图7为座位信息显示器逻辑框图。

图8为采用时钟节拍进行拼接画面同步方法原理示意图。

图9a为级联式座位信息显示器第一视角结构示意图。

图9b为级联式座位信息显示器第二视角结构示意图。

图10为画面纵向切割横向拼接方法原理示意图。

图11为某一具体实施方式原生视频示意图。

图12为某一具体实施方式原生视频拼接后示意图。

其中：

1-LED背光灯；

2-LED状态指示灯；

3-安装孔；

401-子图像一，402-子图像二，403-子图像三；

5-LED显示屏；

6-吊耳；

7-控制盒；

8-通讯接口；

9-供电接口；

10-级联网口；

11-级联供电接口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，该系统具有动态视频显示，以及大画幅视频显示的功能。

动车组座位信息显示系统与列车旅客信息系统及列车票务管理系统通信，具有娱乐信息显示，以及座位售票信息显示的功能。具体的，旅客信息系统包括PIS控制器及娱乐系统控制器，用于发送待显示的娱乐视频信息至作为信息显示系统，列车票务管理系统为12306列车售票平台，其记载每列列车的售票信息。

参考图5，座位显示系统包括：票务信息接入点、车厢控制器、座位信息显示器。

票务信息接入点：与票务管理系统通信，以获取各车厢座位售票信息；每列车具有一个票务信息接入点，用于接入本列车每节车厢，每个座位的售票信息。

车厢控制器：设置在每节车厢内，每节车厢内之间的车厢控制器之间互联通信，且均连接至娱乐系统控制器以及票务信息接入点。每节车厢内的车厢控制器获取本节车厢需要显示的视频图像数据，以及本节车厢内作为的售票信息。

座位信息显示器：设置在每节车厢内，与现有技术中的第二代座位信息显示器不同，本专利提供的作为信息显示器包括多块级联式视频显示器，多块级联式视频显示器顺次拼接，沿长度方向可以覆盖本节车厢长度方向所有的座位；级联式视频显示器可以采用全色域、高分辨率的LCD或OLED显示技术。其中，位于首部的级联式视频显示器与同车厢的车厢控制器通信，除首部之外的级联式视频显示器顺次连接，构成一个座位信息显示器的整体。该座位信息显示器设置在车厢内部，位于两侧车厢壁上，座位的两侧。

每节车厢的车厢控制器经娱乐系统控制器获取原生视频数据，经票务信息接入点获取该车厢的座位售票数据，将原生视频数据及座位售票数据融合，生成新的座位信息视频图像，传递至座位信息显示器，显示。

参考图9a和图9b，为级联式视频显示器的结构示意图。包括以下结构部件。

LED显示屏5，具体为LCD窄边框条形屏，作为整个信息显示的载体；

供电单元：与LCD显示屏5连接，以为其供电，同时为级联式视频显示器内部的所有用电部件结构供电；

控制盒7：LCD显示屏5安装在控制盒7上；交换机、视频拼接接收单元、屏幕驱动单元、供电单元均设置在控制盒7内；LCD显示屏5位于前侧，控制盒7位于后侧；

控制盒7上设置有吊耳6，用于将级联式显示器安装至车厢。

本发明一些实施例中：沿控制盒7外壁设置有接口单元，接口单元包括：

通讯接口8：能够与车厢控制器连接，用于车厢控制器与级联式视频显示器的通信；

供电接口9：与供电单元及外部电源连接，用于为级联式视频显示器供电；

级联网口10：能够与本级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的通讯接口连接，以组装为座位信息显示器；

级联供电接口11：能够与级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的供电接口连接。

通过级联式视频显示器的结构，座位信息显示器的整体可以显示动态宽幅视频，视频可覆盖整个车厢座位排列的空间；同时座位信息显示器对应每个座位的位置可显示该座位对应的售票信息，实现了座位位置信息、座位售票信息、一体化动态背景的三合一显示。

本发明一些实施例中：车厢控制器包括：

主板单元：接收车厢控制器所对应座位信息显示器的车厢座位售票信息并进行信息数据解析，以及，所对应座位信息显示器的原生视频信息并进行视频解码；进一步将座位售票信息和原生视频信息融合为新的拼接视频；

视频拼接控制单元：接收融合后的视频，并对视频进行二次编码，输出；

级联式视频显示器包括：

交换机：采用百兆网口交换机，与视频拼接控制单元通信，接收二次编码视频数据；与其所在级联显示器的下一级级联显示器通信，并将二次编码的视频数据转发给下一级级联显示器；

视频拼接接收单元：与交换机通信，接收二次编码后的视频流，解码；按其所在级联拼接显示器的显示区域能力进行视频流截取，输出；

屏幕驱动单元：接收视频拼接接收单元处理后的视频数据，并进行格式转换；

显示单元：接收格式转换后的视频图像，显示。

本发明一些实施例中：视频拼接控制单元进一步被配置为：

对接收的融合后的视频进行二次编码打包为组播流数据包，发送给交换机，并向交换机发送：

拼接指令：对应每组级联式视频显示器中每个级联式视频显示器的视频拼接指令；

组播指令：对应每组级联式视频显示器的组播信息；

组播组目的地址：对应每组级联式视频显示器的目的地址；

所述交换机进一步被配置为：根据组播指令和组播组目地址，将组播流数据包和拼接指令发送给对应级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

所述视频拼接接收单元进一步被配置为：接收组播流数据包和拼接指令并进行解码，解码后根据拼接指令截取所在级联式视频显示器对应显示区域的视频数据，输出至屏幕驱动单元。

本发明一些实施例中：所述二次编码采用IP组播模式。

以上座位信息显示的驱动显示原理，具体陈述如下。

参考图6，车厢控制器由视频主板单元和视频拼接控制单元构成，视频主板单元用于接收座显信息接入点分发的负责车厢的座位售票状态数据和娱乐系统控制器发出的背景视频码流，然后进行实时的数据解析和视频解码，并将售票状态数据和背景视频进行融合形成新的视频；视频拼接控制单元通过HDMI信号线接收合成的新视频，然后做二次编码并通过以太网以组播流的方式进行视频码流的发送。级联式座位信息显示器由视频拼接接收单元、屏幕驱动单元、显示单元和交换机单元构成，视频拼接接收单元用于接收车厢控制器发送的组播流进行解码，然后根据预设的拼接命令截取对应区域的视频进行HDMI信号输出；屏幕驱动单元用于将HDMI信号转换为显示单元可识别的V-by-one或LVDS等信号；显示单元用于拼接视频图像的显示；交换机单元用于以太网信号的转发，可实现视频拼接控制单元和本层视频拼接接收单元的信号通讯，还可以与下一层交换机单元建立连接以实现座位信息显示器的级联功能。

座显系统的视频拼接方案采用级联式拼接原理，车厢控制器的视频拼接控制单元将视频主板单元发送的视频进行编码并打包为组播流数据包，然后通过以太网依次发送给各层交换机，同时向交换机发送拼接指令、组播指令和组播组目的地址，交换机根据组播指令和组播组目的地址，将组播流数据包和拼接指令分发给对应视频拼接接收单元。

级联式座位信息显示器的视频拼接接收单元用于接收拼接指令和组播流数据包并进行码流解码，解码后再根据拼接指令截取对应区域的视频进行信号输出。视频编码采用IP组播的模式，使得组播源主机(视频拼接控制单元)只需发送一份数据包，组内的所有客户端(视频拼接接收单元)都可以接收到一份源主机发送的数据包的拷贝，IP组播模式解决了单播模式下带宽的重复占用，同时比广播模式更具有方向性，因此非常适用于交换机多层级联的应用方案。座位信息显示系统使用IP组播方式，有效解决了现有技术中座位信息显示器因采用多层级联所造成的带宽小、码流传输受限的问题。

受多层级联物理传输延迟影响，位于每节车厢内的第一个的级联式座位信息显示器(与车厢控制器项链)和最后一个的级联式座位信息显示器(位于车厢末端)对于组播流数据包的接收存在一定的时间差，同时每个级联式座位信息显示器的组播流解码速度也存在一定差异，若忽略以上问题，各级级联式座位信息显示器会随着累计误差的增大出现明显的拼接画面撕裂现象。为了保证没个级联式座位信息显示器之间拼接画面的同步性，本发明提出采用统一的时钟节拍来保持车厢控制器和级联式座位信息显示器之间的工作同步。

具体通过如下方法实现。

视频拼接控制单元进一步被配置为：产生参考时钟节拍信号，并在发送组播流数据包和拼接指令的同时，将参考时钟节拍信号发送至各个级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

车厢控制器在每个时间间隔的时间点采集一帧原生视频图像，处理后发送至座位信息显示器。

本发明一些实施例中：参考时钟节拍信号大于一帧图像采集编码并发送的时间、接收并解码的时间、画面截取并显示的时间的三者最大值。

以下，通过具体的实施例来说明视频同步显示原理。

参考图8，将t作为时钟启动时刻，a作为一个时钟节拍。座位显示系统显示内容可以根据根据设定的时刻进行更新，每次更新均发送新的原生视频信号。其中节拍a对应为原生视频信号更新的时间节点。

1、t时刻开始，车厢控制器采集第1帧视频图像进行编码并发送；

2、t+a时刻开始，车厢控制器采集第2帧视频图像进行编码并发送，各层座位信息显示器接收第1帧编码数据并解码形成完整画面；

3、t+2a时刻开始，车厢控制器采集第3帧视频图像进行编码并发送，各层座位信息显示器接收第2帧编码数据并解码形成完整画面，各层座位信息显示器根据拼接指令对第1帧完整画面进行截取和截取画面的显示；

4、t+3a时刻开始，车厢控制器采集第4帧视频图像进行编码并发送，各层座位信息显示器接收第3帧编码数据并解码形成完整画面，各层座位信息显示器根据拼接指令对第2帧完整画面进行截取和截取画面的显示。

以此类推，可以有效的控制各个节点的级联式座位信息显示器按照统一的时钟节拍接收组播流数据包和视频流解码，并可完全消除因级联式座位信息显示器的解码速度不一而造成的累计误差，虽然在第一层和最后一层的座位座位信息显示器在接收时钟节拍指令上存在毫秒级的时间延迟，但是人眼对于影像的视觉暂留时间为42毫秒左右(即人眼对于影像画面的捕捉反应时间为42毫秒左右)，因此从观感上并不影响座位信息显示器拼接画面的同步性。

通过级联式视频拼接显示的画面同步方法，视频拼接控制单元和各层视频拼接接收单元之间采用统一时钟节拍进行视频画面的编解码和截取显示，视频拼接控制单元作为时钟节拍控制器，由其产生参考时钟，然后统一发送给各层视频拼接接收单元，该方法可完全消除因视频拼接接收单元的解码速度不一而造成的累计误差，并可通过时钟节拍设置从观感上保持拼接画面的同步性。

本发明一些实施例中：每节车厢内设置有两个座位信息显示器，分别设置在车厢两侧车厢壁；每节车厢内设置有两个车厢控制器，每个车厢控制器分别用于单独接收车厢一侧座位的座位售票数据，以及娱乐视频数据，与车厢内同侧的座位信息显示器通信。

本发明一些实施例中：每个座位信息显示器包括n块级联式视频显示器，每个视频显示器的分辨率为k；

所述原生视频信号包括n个子画面，各子画面的分辨率为k，呈纵向拼接；

每个级联式视频显示器的视频拼接接收单元被配置为：截取各子画面，并横向拼接显示。

以一种级联式信息显示器的实施结构为例来说明座位信息显示器的结构。

座显信息接入点和车厢控制器均采用1U机箱的方式放置于车厢端部控制室内。LCD窄边框条形屏和控制盒7两部分由沉入式螺栓相连接。LCD窄边框条形屏左右边框宽度为1.7mm，是一种窄拼缝的条形屏，屏幕总体长度为1410mm，分辨率为3840*150，亮度可达1500cd/m2；控制盒7内置了视频拼接接收单元、屏幕驱动单元、交换机单元以及供电单元，其中交换机单元采用百兆网口交换机，外部接口有1路通讯接口8、1路供电接口9、1路级联网口10和1路级联供电接口11。一节车厢一侧的所有座位信息显示器为一个级联系统，首个座位信息显示器通过通讯接口8和车厢控制器进行以太网通讯，供电接口9与车厢内110VDC供电插头连接，级联网口10用于连接下一个座位信息显示器的通讯网口，级联供电接口11用于连接下一个座位信息显示器的供电接口，以此实现了车厢一侧座位信息显示器的通讯供电双级联。

级联式座位信息显示器通过吊耳6嵌入式的安装在车厢行李架中在行李架前侧还装有高度略大于座位信息显示器LCD屏幕高度的一体黑盖板玻璃，一体黑盖板玻璃在座位信息显示器处于安装状态时是零距离贴合于LCD屏幕表面的，一体黑的美观效果可以弱化座位信息显示器之间的拼缝，此外因车厢长度和座位信息显示器拼接长度不能完全匹配，对于座位信息显示器拼接后剩余位置可通过一体黑盖板玻璃进行遮盖和美化。以复兴号系列动车组为例，车厢内部长度最长为18400mm，而座位信息显示器的长度为1410mm，因此在车厢内最多可拼接13个级联式座位信息显示器，剩余70mm的空余即可采用一体黑盖板玻璃遮盖和美化。

按照一节车厢一侧拼接13个座位信息显示器为例，为保证每个座位信息显示屏幕都按照最高分辨率画质(3840*150)进行显示，按照常规的画面拼接分割方案，原生视频分辨率要达到(3840*150)*13＝49920*150，然而这种超长分辨的视频，目前没可以制作或处理的服务器，因此常规的画面拼接分割方案是不适用的。

考虑到硬件处理能力，并满足座显超长拼接效果，通过前文提出的画面纵向切割横向拼接方式，原生视频分辨率设置为3840*1950，对于车厢控制器和座位信息显示器，有能力处理标准4K分辨率(3840*2160)范围内的视频。将视频画面纵向切割为13个分辨率为3840*150的子画面，如图10所示，分别让13个座位信息显示器在解码后依次按顺序截取显示13个子画面，座位信息显示器为横向排列方式，因此每个子画面也变为横向拼接，从而最终组合为分辨率为49920*150的拼接画面，并保证每个座位信息显示器可以按照最高画质进行显示。在拼接方案设计完成后，为实现一体化的拼接显示效果，需要对原生视频的内容制作做特殊要求，即先按照图9右侧拼接规则进行内容制作，以保证拼接画面的整体连贯性，然后再按照图9左侧排列规则生成原生视频，更新速率设置为25帧/秒。对分辨率为3840*1950、更新速率为25帧/秒的原生视频，按照h.265编码格式和600：1的压缩比，占用的带宽为3840*1950*8*3*25/600≈7Mbps(数据位数为8bits/color，像素包含RGB 3个子像素)，按照组播模式进行视频流传输，按照1.5倍冗余进行设计，每个级联交换机网口只需大于10.5Mbps，即可不会出现因为带宽不足而造成传输卡断的现象，而选用的百兆交换机单元的网口带宽为100Mbps，按照70％的有效利用率计算，每个网口带宽可达70Mbps，因此选用百兆交换机单元完全可以满足座显系统的视频与数据传输需求。

原生视频存储于娱乐系统控制器，由其进行视频编码并发送给车厢控制器，车厢控制器解码视频码流的同时，还实时接收和解析座显信息接入点发送的座位售票状态数据，并将座位售票状态数据以控件的形式加载在视频画面上，组合成为新的视频画面后，通过HDMI信号向外发送给视频拼接控制单元。视频拼接控制单元接收到视频信号后，按照级联式拼接原理，对于视频进行二次编码，并通过组播流的方式发送给各级视频拼接接收单元。为保证拼接画面在感官上的同步性，采用上述的统一时钟同步方法，车厢控制器作为主控制器，由其产生参考时钟，车厢控制器在向外发送组播流数据包和拼接指令等数据的同时，会并行向各层车厢控制器发送时钟节拍信号，时钟节拍的间隔要大于一帧图像采集编码并发送的时间、接收并解码的时间、画面截取并显示的时间的三者最大值，要尽量和每帧画面更新速率保持一致，或小于画面的更新速率。原生视频选用25帧/秒的更新速率，则可将车厢控制器的时钟节拍设置为40毫秒，经实际测试发现，13层级联的座显系统，各层的座位信息显示器对视频组播流每一帧图像的接收和解码占用的时间最长，为16-18毫秒，因此每个节拍的按照40毫秒设置是有充足的缓冲空间。

参考图11，为一种具体实施方式提供的原生视频图像，为更简洁的说明视频拼接的原理，本实施例以三幅子图像(对应三个级联式视频显示器)为例，来说明原生视频图像的生成和显示原理。该图像包括子图像一401、子图像二402、子图像三403，这三幅子图像沿横向可以拼接为一幅完整的图像。在原生视频图像设计时，以待显示的完整的图像为基准，按级联式视频显示器的数量进行切割。切割后的图像拼接为的原生视频图像为一种非连续的视频图像。

该原生视频图像传递至视频拼接控制单元后，视频拼接控制单元按每节车厢内级联式视频显示器的地址、数量等信息生成拼接指令，并传递至视频拼接接收单元。仍然以具有三个级联式视频显示器为例，第一个级联式视频显示器获取原生视频图像后，根据拼接指令截取子图像一401，第二个级联式视频显示器获取原生视频图像后，根据拼接指令截取子图像二402，第三个级联式视频显示器获取原生视频图像后，根据拼接指令截取子子图像三403。三个子图像横向拼接为完整的图像，拼接后的图像入图12所示。

当前帧的原生视频图像处理完成后，下一帧原生视频图像可以仍然可以以当前三个子图像为基础，改变每个子图像的显示内容，改变排列拼接的顺序，进而可实现动态显示的效果。

实际应用中，可根据每个视频显示系统中包括的级联式视频显示器的数量来进行图像的切割、原生视频图像的生成、图像的再切割、显示图像的拼接生成。

通过以上纵向切割横向拼接的视频画面拼接方法，对常规4K分辨率的原生视频进行画面分割再组合，满足了座位信息显示器拼接所需达成的超长分辨率显示画面的需求，使每个座位信息显示器都可按照最高画质进行显示，解决了因拼接画面放大所造成的显示失真问题。

本发明提供的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，不仅可以替代原有座显系统实现座位信息的展示，还采用级联式视频拼接技术实现了车厢内所有座显屏幕一体式的动态背景显示，可以根据列车运行状态或特定节日，配合吊顶电视、车内显、扬声器等PIS设备实现车内一体化场景的多媒体信息展示，以此可以提升动车组智能化水平，并增加乘客的乘坐体验。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，与列车旅客信息系统及列车票务管理系统通信，所述旅客信息系统包括PIS控制器及娱乐系统控制器，所述座位信息显示系统包括：

票务信息接入点：与票务管理系统通信，以获取各车厢座位售票信息；

车厢控制器：设置在每节车厢内，每节车厢内之间的车厢控制器之间互联通信，且均连接至娱乐系统控制器以及票务信息接入点；

座位信息显示器：设置在每节车厢内，包括多块级联式视频显示器，采用LCD显示屏；多块级联式视频显示器顺次拼接，覆盖本节车厢长度方向所有座位；位于首部的级联式视频显示器与同车厢的车厢控制器通信；

每节车厢的车厢控制器经娱乐系统控制器获取原生视频数据，经票务信息接入点获取该车厢的座位售票数据，将原生视频数据及座位售票数据融合，生成座位信息视频图像，传递至座位信息显示器显示；其中，所述原生视频数据包括背景视频流码，所述座位售票数据信息包括座位位置信息和座位售票信息，所述座位售票信息及背景视频流码合并显示。

2.如权利要求1所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于：

所述车厢控制器包括：

主板单元：接收车厢控制器所对应座位信息显示器的车厢座位售票信息并进行信息数据解析，以及，所对应座位信息显示器的原生视频信息并进行视频解码；进一步将座位售票信息和原生视频信息融合为新的拼接视频；

视频拼接控制单元：接收融合后的视频，并对视频进行二次编码，输出；

所述级联式视频显示器包括：

交换机：与视频拼接控制单元通信，接收二次编码视频数据；与其所在级联显示器的下一级级联显示器通信，将二次编码的视频数据转发给下一级级联显示器；

视频拼接接收单元：与交换机通信，接收二次编码后的视频流，解码；按其所在级联拼接显示器的显示区域能力进行视频流截取，输出；

屏幕驱动单元：接收视频拼接接收单元处理后的视频数据，并进行格式转换；

显示单元：接收格式转换后的视频图像显示。

3.如权利要求2所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于：

所述视频拼接控制单元进一步被配置为：

对接收的融合后的视频进行二次编码打包为组播流数据包，发送给交换机，并向交换机发送：

拼接指令：对应每组级联式视频显示器中每个级联式视频显示器的视频拼接指令；

组播指令：对应每组级联式视频显示器的组播信息；

组播组目的地址：对应每组级联式视频显示器的目的地址；

所述交换机进一步被配置为：根据组播指令和组播组目地址，将组播流数据包和拼接指令发送给对应级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

所述视频拼接接收单元进一步被配置为：接收组播流数据包和拼接指令并进行解码，解码后根据拼接指令截取所在级联式视频显示器对应显示区域的视频数据，输出至屏幕驱动单元。

4.如权利要求2或3所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，所述二次编码的视频流传输采用IP组播模式。

5.如权利要求3所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，

视频拼接控制单元进一步被配置为：产生参考时钟节拍信号a，并在发送组播流数据包和拼接指令的同时，将参考时钟节拍信号a发送至各个级联式视频显示器的视频拼接接收单元；

所述车厢控制器在每个时间间隔的时间点采集一帧原生视频图像，处理后发送至座位信息显示器。

6.如权利要求5所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，所述参考时钟节拍信号a大于一帧图像采集编码并发送的时间、接收并解码的时间、画面截取并显示的时间的三者最大值。

7.如权利要求1或2或3所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，每节车厢内设置有两个座位信息显示器，分别设置在车厢两侧车厢壁；每节车厢内设置有两个车厢控制器，每个车厢控制器分别用于接收车厢一侧座位的座位售票数据，与车厢内同侧的座位信息显示器通信。

8.如权利要求7所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于：

每个座位信息显示器包括n块级联式视频显示器，每个视频显示器的分辨率为k；

所述原生视频信号包括n个子画面，各子画面的分辨率为k，呈纵向拼接；

每个级联式视频显示器的视频拼接接收单元被配置为：截取各子画面，并横向拼接显示。

9.如权利要求2所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，所述级联式视频显示器包括：

供电单元：与LCD显示屏连接，以为其供电；

控制盒：所述LCD显示屏安装在所述控制盒上；所述交换机、视频拼接接收单元、屏幕驱动单元、供电单元均设置在控制盒内；

所述控制盒上设置有吊耳，用于将级联式显示器安装至车厢。

10.如权利要求9所述的基于级联式视频拼接技术的动车组座位信息显示系统，其特征在于，沿控制盒外壁设置有接口单元：所述接口单元包括：

通讯接口：能够与车厢控制器连接，用于车厢控制器与级联式视频显示器的通信；

供电接口：与供电单元及外部电源连接，用于为级联式视频显示器供电；

级联网口：能够与本级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的通讯接口连接，以组装为座位信息显示器；

级联供电接口：能够与级联式视频显示器连接的下一级联视频显示器的供电接口连接。