立体融合技术方案.doc

大屏幕显示系统设计方案 北京金视锐科技发展有限公司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41.1 系统概述41.2 设计依据41.3 设计原则4二、系统体系结构52.2 系统主要设备72.3 系统主要指标7三、系统功能8四、设备选型及技术指标94.1 投影机94.2 北京金视锐纯硬件构架融合控制器94.21 概述94.22 边缘融合控制器技术指标：104.23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245.1 融合边带处理245.2 自动色彩均衡255.3 单像素几何校正255.4 多窗口融合显示25六、技术优势266.1 独创的FPGA硬件图形并行处理技术266.2 最新的基于LVDS高速数字信号交换体系276.3 最新的NIOSII硬件控制系统286.4 纯硬件构架286.5 多RGB 信号实时并行处理296.6 多 Video 信号实时处理296.7 RGB 信号和 VIDEO 信号叠加296.8 启动速度快306.9 支持高分辨率输入信号306.10 内嵌矩阵支持更多的输入信号306.11 安全性、稳定性好306.12 自动图像识别重建316.13 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： 大屏幕显示系统招标要求； 大屏幕显示系统的组成及其功能、性能； 大屏幕显示系统各设备功能和性能； 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： 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。 可靠性系统能提供长时间的连续运行，且稳定可靠。 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。 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。 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。 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30721536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ALTERA FPGA 14C-240 高速图形处理芯片 单片主频 3.2G 8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256GBPSRGB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0.310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0.310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5060Hz功耗50W电源600w*2 热冗余电源机箱尺寸4”x19”x10” （ H x W x D）重量20Kg4.23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5.1 BR-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Brillview VP2000-S拼接处理器的拼接功能特点支持Brillview VP6000-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，保证投出的大画面色彩均一、亮度一致。5.8 单像素几何校正单像素几何校正修正了投射图像的几何形状，保证了融合控制器能适应多种屏幕构型，如平面构型、柱面构型、球面构型等，投射到幕上的画面无几何失真 。5.9 多窗口融合显示六、技术优势6.1 独创的FPGA硬件图形并行处理技术FPGA(Field Programmable Gate Array)，称为现场可编程逻辑阵列，是最近新发展的硬件技术。FPGA芯片具有速度快，并行处理，功能灵活的特点。VP7000的处理核心就是FPGA芯片阵列。系统具有高速信号处理技术，保证高分辨信号输入输出的实时处理。VP7000采用DDR技术作高速数据缓存，运用流水线技术，对高速信号进行分级顺序处理，保证了信号的实时性。系统输入标准分辨率可高达1600x1200x60Hz(需要预定)，非标分辨率可以达到更高，并且保证每一祯都能够实时的处理完毕，输入与输出之间没有时间拖延。在多单元显示一路信号、一单元显示多路信号、多单元多信号漫游叠加等情况下，显示信号均无延迟。即便在所有输入信号都漫游叠加在一起的极限情况下，所有信号一样保持动态实时性。系统采用基于输入端口的信号并行处理技术，有效的增加了输入信号个数。系统通过芯片阵列，对高速图形数据流进行逐级处理，每一路信号输入都对应一列处理器。这样就相当于很多处理器同时工作，做到数据的并行处理，极大的提高了系统运算速度。有效的是用并行处理技术使得数据得到分散处理，没有了工控机单处理器的速度瓶颈，从而使得增加信号输入个数，并不增加系统的总体运算负担，这样系统就能够接纳多个高速信号。能够有效的进行多路VGA/RGB信号输入，是VP7000与普通插卡式工控机相比最大的性能优势。6.2 最新的基于LVDS高速数字信号交换体系BR-VP7000采用所有输入通道并行方式进入核心处理模块，每条总线使用4个高速LVDS信号，这与工控机融合控制器的PIC总线有本质上的区别。普通工控机的PCI总线，基本结构是多个PCI插卡使用同一组总线，一般是32个数据位。如下图所示，6个卡使用同一PCI总线，实际上进入核心处理器的数据只能是其中的一个卡上的信号，PCI总线要分时复用。由于CPU核心处理器同一时间只能处理一个信号，这样的总线结构对于这样的CPU正好适合。BR-VP7000采用并行处理结构，这样的总线是远远达不到处理器速度需求的。工控机的PCI总线结构为适应核心并行数据处理要求，BR-VP7000采用并行总线接入方式，就是说每个通道都有独自的总线接入核心处理系统。多个通道采用并行的方式可以实时的将数据送入核心的FPGA处理阵列。采用超高速LVDS进行信号传输。LVDS，是低电平数字信号的简称，其特点是信号传输速度快，本系统中使用的LVDS信号速度为2.5G/S，信号额定最高速度可以达到4G/S以上。使用LVDS进行图像传输，4组线即可传送超高频的显示信号。下图为BR-VP7000基本系统节构图。BR-VP7000多通道并行总线结构及串行通信方式6.3 最新的NIOSII硬件控制系统BR-VP7000系统采用并行硬件系统，这样很大程度提高了系统数据处理速度，对于工控机而言，只有一个CPU进行核心运算，数据是串行处理的，因此配置一套接口，就可以控制所有的设备，而BR-VP7000需要用一个高速控制器同时控制多于32个其他部件，同时又要能灵活的协调各部分顺序运行。我们选用了基于FPGA的高速软内核NiosII。6.4 纯硬件构架 Brillview/BR-VP7000 融合控制器为纯硬件构架，硬件核心为大规模 FPGA 阵列，系统属于纯硬件数据处理，没有运行Windows和Linux操作系统，不是一台计算机，不需要CPU、 内存、硬盘、光驱、显卡等常规计算机配件。系统采用模块化设计， 模块数目随输入输出信号的多少而增减。 纯硬件构架的控制器， 它本身不是一台计算机 而是一台专业的图像处理设备，和基于工控机的插卡式融合器有本质区别。6.5 多RGB 信号实时并行处理 BR-VP7000 融合控制器采用先进的高速数字信号多总线并行处理机制， 系统给每一个输入，通道都分配独立的处理模块和数据总线，所有模块并行工作，系统对每个通道的处理速度是固定的，处理速度与通道数的多少无关 ，因此可实时处理多个 VGA 视频。普通工控机插卡式融合器在本质上是在计算机上插图像处理卡 , 通过软件编程 ,实现融合处理功能。其所有输入输出通道共享固定的 CPU 和 PCI 总线资源， CPU 速度有限， PCI 总线带宽固定，通道越多，每个通道分到的资源越少，处理速度也越慢，直接表现就是出现图像丢桢和延时。目前的大多数工控插卡式融合器，受限于 CPU 的能力和 PCI 总线的速度，最多能实时处理 2 3 路 RGB 信号。 6.6 多 Video 信号实时处理 VIDEO 信号，就是普通的 DVD 或摄像头的复合视频信号。 BR-VP7000 融合控制器能够解决大规模 VIDEO 信号接入时的实时处理问题。和传统的工控插卡式融合器不同， BR-VP7000 融合控制器会分配足够的资源对输入的 VIDEO 信号进行运动补偿、数字降躁等一系列复杂处理 ， 然后再显示，图像效果要好于对 VIDEO 信号不做处理的传统融合器。同时，基于特有的并行处理机制， BR-VP7000 融合控制器能保证对所有视频实时处理，保证画面流畅。而大多数工控机插卡式融合器在采集 Video 时，不对 Video 信号进行前期处理，而是直接显示，显示的图像锯齿严重，图像模糊。在输入 Video 信号数目较多时，工控机插卡式融合器处理能力不足的问题较明显，图像丢桢，不连贯。6.7 RGB 信号和 VIDEO 信号叠加BR-VP7000 融合控制器在处理信号时，对 VIDEO 信号和计算机信号进行归一化处理，即 RGB 信号和 VIDEO 信号同等对待。 因此 RGB 图像窗口和 VIDEO 图像窗口可无约束的进行叠加、漫游和单屏分割，同时还能实现多种高级组合显示。而大多数工控机插卡式融合器对VIDEO 信号和 RGB 信号区别处理，无法实现 RGB 信号和 VIDEO 信号的自由叠加。 6.8 启动速度快 BR-VP7000 融合控制器为纯硬件构架，启动过程快，开启后10秒开始工作。 硬件系统的启动等待时间是恒定的，不会随机器规模变大而启动时间增长。6.9 支持高分辨率输入信号 BR-VP7000 融合控制器处理功能强大，可处理 2048x2048 （雷达信号）， 4096x1536（高清晰地图）之类的极高分辨率信号，同时可支持用户自定义的信号。而传统的工控插卡式融合器无此功能。 6.10 内嵌矩阵支持更多的输入信号 BR-VP7000 融合控制器可内嵌 VGA 和 VIDEO 矩阵，矩阵规模视实际需要而定。BR-VP7000 的内嵌矩阵，可实现内部增强功能，增加可同时显示的信号数量，有利于提升整体显示质量。这种结构方便了矩阵与控制器之间的联控，减少了信号传输的中间环节，极大提高了系统集成度。有利于简化维护，降低风险。而工控机插卡式融合器无此功能。6.11 安全性、稳定性好 BR-VP7000 融合控制器无操作系统，病毒无法感染；全并行工作，无系统整体崩溃危险 ；系统数据出厂前已固化，无法更改，意外断电不会造成数据丢失，控制器可经受频繁开关机 。工控机插卡式融合器所安装的软件操作系统存在安全性、稳定性的隐患。6.12 自动图像识别重建 BR-VP7000 融合控制器具有信号自动识别重建功能。对系统中新接入的 VGA 信号，控制器不但能自动识别信号的分辨率与刷新频率，还能通过复杂运算，确定信号的位置偏移和相位误差，自动校准。 BR-VP7000 融合控制器能检测不同输入信号在幅度、相位、频率等方面的细微差别，并把这些差别作为信号的唯一标识，连同校准参数一起记录在案。当校准过的信号再次接入系统时，控制器无需对信号重新校准，而是自动套用参数，这就是控制器的信号自动识别重建功能，此功能极大方便了用户的使用。而工控机插卡式融合器无此功能。6.13 灵活多样的控制方式 BR-VP7000 融合控制器支持红外、按键、 RS232 串口控制。通过遥控器或面板按键，可调用控制器预存的场景； 通过 RS232 串口或以太网接口，可方便的把控制器与计算机、 中控相连。随机附带的窗口控制软件，提供了全面的实时控制功能，所有参数都可通过软件设置。窗口控制软件可直观的实现窗口缩放、窗口漫游、窗口叠加，好学易用，不需维护。七 技术指标：RGB输入输入接口HD15或RGBHV 5BNC同步模式HV独立同步或绿同步像素时钟140MHz分辨率640x480 至 1280x1024，色彩深度24bit、像素缩放和显示 缩放比例0.310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0.310输出输出接口 DVII连接器 （适合模拟和数字，包括DVII至HD15适配器）输出格式 模拟和数字信号同时输出输出分辨率 1024x768 至 1600x1200 输出刷新频率60Hz色彩深度24bit/像素控制端口 RS232RJ45(TCP/IP模块)电气特性输入电压100-240V，自动调节行频5060Hz功耗50W机箱尺寸4“ x 19 ”x10“ （ H x W x D）重量20Kg八 显示模式1. 整屏显示：输入视窗在系统中主要进行视窗缩放和视窗切割两种处理。视窗缩放如下图：2. 窗口缩放主要是把输入视窗进行等比例放大、缩小。3.窗口拉伸主要时指对输入视窗进行任一比例的拉伸3. 多屏幕显示 三图像等比例显示, 显示效果如下图，三个视窗分别占居输出视窗的四分之一。 4. 画中画显示模式下，几个视窗层层包含，最前端窗口回遮住后面窗体中的内容。显示效果如下图。 5. 多画面显示模式下，不同输入视窗只占据输出视窗的一部分，显示效果如下图。附件：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目前市场上使用的图像融合控制器，大体分为两种。一种是组装的工控机，另一种就是硬件融合处理器。用工控机组装融合控制器，需要插多个卡，多卡使用同一组PCI总线，占用PCI总线资源，其结果是机器性能很大程度上取决于工控机CPU计算速度。以普通Pentium 4，2.8G的CPU为例，可以接受4路VGA/RGB 1024x768信号和8路或9路Video信号，可以支持32路输出。一台普通插卡式融合控制器的性能如下：系统结构：计算机结构，8-12个PCI插槽；266-533MHz系统总线；输出通道：数量2-32个；输出通道分辨率640x480到1280x1024像素；输入视频：个数1-8个；格式NTSC或PAL自适应；8路Video卡不能叠加；输入RGB：个数1-4路；时钟速度123M；采样颜色深度16bpp；系统支持：WindowsXP/2000软件支持：设备提供上自开发软件控制：本地键盘鼠标、远程鼠标键盘需要注意的是：当VGA/RGB信号多于2路时，系统分配给每路VGA信号的处理时间不足，导致信号实时性降低，基本现象就是鼠标和动态图像的不连续；有些工控系统号称具有24bpp的采样颜色深度，事实上在实际使用中，由于计算速度的限制，都只用到16bpp颜色；采用网络接口采样的方法增加RGB输入信号数量，并不能节约系统资源，结果仍然是多个信号同时显示的时候，图像实时性受影响。并且网络信号采样的质量、实时性等受到网络速度、通信质量等环境影响，有一定未知性和不稳定性。北京金视锐融合控制系统采用全硬件设计，与工控机有本质区别。系统采用多通道分离处理，所有数据并行处理；使用FPGA阵列并行处理信号，速度快，支持通道个数多；系统主控芯片与系统计算芯片分离，采用主程序串行控制；不属于工控机，不运行Windows/Linux操作系统，不存在计算机防病毒问题，不存在软件系统维护问题；数据实时处理，不需要硬盘、光驱等海量存储设备；设备支持全年24小时运行，不需要特殊维护。其基本性能参数如