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背景
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。而最近迅速崛起的边缘融合技术是近年来兴起的一个新的无缝融合技术,它更好的改善了融合图像的视觉效果,而正在逐步成为适应这一需求的有效途径。
系统概述
多投影图像融合数字大屏幕显示系统采用一组普通投影仪以正投影或背投影方式把图像投射在平面幕、柱面幕或球面幕等特殊屏幕上,基于计算机视觉的自动反馈标准系统和分布式并行处理,通过图像融合软、硬件形成了一个无缝无失真的逻辑大屏幕,最终实现了超宽、超高、超高清晰度的无缝大屏幕。
基于计算机视觉的自动反馈标准系统的融合技术是利用高分辨率、高保真度照相机摄取大屏幕上的投影图像,通过高速分布式计算机系统,对多个投影机参数及其画面进行实时的矫正(包括:亮度、对比度,γ曲线,几何失真等等),自动消除投影重叠区、自动拼接投影图像。逻辑大屏幕上不存在物理拼缝和光学拼缝,系统显示屏上的图像、图形和文字不存在任何缺省和错位。
系统原理
当两台或多台投影机组合投射一幅画面时,会有一部分影像灯光重叠,DH图形图像工作站的最主要功能就是把两台或多台投影机重叠部分的像素处理成完全一致,并且逐渐降低重叠部分的亮度,使画面的显示效果相当于一台投影机投射的画质。
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大屏幕显示系统由视频信号解压、采集、画面分割子系统、多投影图像融合显示与播放子系统、大屏幕显示控制子系统三部分组成。
“视频信号解压、采集、画面分割子系统”可以接收来自现场监控系统的视频信号、地理信息系统矢量地图、高分辨率数码照片,以及高清电视、DVD影视信号等;然后进行实时视频解压、采集和画面分割;最后把处理的结果传输到“多投影图像融合显示与播放子系统”。
“多投影图像融合显示与播放子系统”接受来自“视频信号解压、采集、画面分割子系统”的信息,进行实时的图像画面融合:对多投影图像实时进行图像的几何、亮度与色彩的矫正。
“大屏幕显示控制子系统”实现了对大屏幕进行显示区域的分割与控制。通过该子系统可以为不同的应用程序设置不同的显示工作区;对显示工作区进行动态管理:分配、回收、冲突仲裁;投影机电源的控制管理(实现投影机系统的冗余)和故障报警等。
另外,本系统还具有进行实时音频信号的解压与播放的功能。
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系统特点
1)全数字化结构
具有专用的DVI端口,同时可以连接现在流行的各种局域网,支持基于TCP/IP协议图像显示和数据传输。
2)系统整体稳定性能高
支持7×24小时连续开机,工作站的平均无故障时间(MTBF)>50000小时,特别适合监控中心全年365天连续工作使用。
3)融合精度达到100%。
系统采用的技术为国际最新研究成果:基于计算机视觉的自动反馈标准系统,以及分布式并行处理技术。图像融合过程是一个纯软件的智能化调试过程,是通过调试相机获取屏幕上的点阵,反馈到调试笔记本进行像素点的精确计算,完全由图形图像工作站自动完成,不需要事先对边缘几何参数做人工输入,并且保证像素点融合精度达到100%。
4)增加分辨率
一台投影机的物理分辨率是1024 x768,三台投影机融合25%后,图像的分辨率就变成了2560 x768。
5)增加显示亮度
系统具有可以扩展的超高亮度。如果把2个投影机的相同图像重叠投射到屏幕的同一区域,通过图像融合技术可以得到2倍亮度的高清晰度图像。
6)安装方便。
系统支持非线性状态下的边缘融合。融合叠加部分不需要是矩形,可以是梯形等不规则形状,使得工程安装简便化,大大的减少了工程安装工作量。
7)控制界面友好,操作简便,容易掌握。
为了便于用户操作,在数字大屏幕显示系统中,我们设计制作了比较人性化的图形界面,简化操作步骤,使得用户能更快得掌握整个系统得的操作,把整个显示系统更有效地投入到工作中去。
8)优越的系统经济实用性。
整套系统不仅采用了模块化设计,每个模块都可以独立进行驱动和检测,具有良好的可扩充性和维护性,还具有低电耗,易维护的特点,有效地降低了系统运行中的维护费用。整体系统运行节省人力成本、电力费用及耗材费用。
系统拓扑图
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