專利名稱：多通道曲面投影控制器及圖像轉(zhuǎn)換卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖形圖像顯示領(lǐng)域的多圖像源顯示系統(tǒng)，特別是涉及一種將多個(gè)圖像源在平面或曲面屏上投影融合成為整體畫(huà)面的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在飛行模擬訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮、高級(jí)娛樂(lè)等應(yīng)用中，逼真的大視場(chǎng)視景是創(chuàng)建沉浸感的主要手段之一。大視場(chǎng)視景系統(tǒng)往往是利用多個(gè)圖形生成器(簡(jiǎn)寫為IG)配合多個(gè)投影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)每個(gè)IG生成一路圖像；多路圖像通道生成的圖像通過(guò)投影儀在平面或曲面投影屏上形成觀者所感知的整體圖像。
要將一個(gè)平面源圖像線性放大(不失真)到一個(gè)曲面上，必需通過(guò)曲面投影控制器進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換——將源圖像變換成目標(biāo)圖像，目標(biāo)圖像經(jīng)過(guò)投影儀投射到曲面上后，形成源圖像正常的放大效果。
目前，最接近的現(xiàn)有技術(shù)是一種專用的多通道控制器。這種多通道控制器使用個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)的底板插槽上插有數(shù)量在一塊以上的圖像卡，每塊圖像卡的輸入端與一臺(tái)IG相連，每塊圖像卡的輸出端與一臺(tái)投影儀相連。這種多通道控制器所使用的圖像卡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對(duì)被投影面的形式有限定。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的設(shè)備亟待加以改進(jìn)。
有鑒于上述現(xiàn)有的設(shè)備無(wú)法提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單同時(shí)適應(yīng)被投影面范圍廣的效果，本設(shè)計(jì)人基于豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，積極加以研究創(chuàng)新，經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本實(shí)用新型。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有設(shè)備存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的多通道曲面投影控制器，使其能夠利用低價(jià)的普通投影儀構(gòu)建大視場(chǎng)可視化顯示系統(tǒng)，配合專用的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快的圖像卡，使各投影圖像能在非線性投影屏幕上融合為統(tǒng)一連續(xù)的整體大視場(chǎng)圖像。
本實(shí)用新型所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題還在于，克服現(xiàn)有圖像卡結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對(duì)被投影面的形式有限定的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的圖像轉(zhuǎn)換卡，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且運(yùn)算速度快，在微機(jī)和WINDOWS操作系統(tǒng)的支持下，適應(yīng)各種曲面屏幕投影的圖像轉(zhuǎn)換需要。
本實(shí)用新型解決其主要技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本實(shí)用新型提出的多通道曲面投影控制器，用于將多個(gè)源圖像轉(zhuǎn)換成同樣數(shù)量的目標(biāo)圖像，這些目標(biāo)圖像被同樣數(shù)量的投影儀投放到曲面屏幕上后，形成基于所有源圖像組成的對(duì)眼點(diǎn)視覺(jué)效果正確的一幅完整圖像。多通道曲面投影控制器基于使用WINDOWS操作系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，多通道曲面投影控制器的底板總線插槽上插有與源圖像相同數(shù)量的圖像轉(zhuǎn)換卡，每塊圖像轉(zhuǎn)換卡處理一路源圖像，這些圖像轉(zhuǎn)換卡的電路結(jié)構(gòu)完全相同，所述圖像轉(zhuǎn)換卡由輸入電路、控制模塊、圖像處理模塊、輸出電路、存儲(chǔ)器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，通過(guò)底板連接插頭從多通道曲面投影控制器系統(tǒng)總線讀入圖像變換參數(shù)表并存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器電路中，輸入電路的輸出連接存儲(chǔ)器電路和控制模塊；所述圖像處理模塊分別連接控制模塊、輸出電路的輸入端和存儲(chǔ)器控制接口，內(nèi)部具有由芯片中DSP核中的硬件乘法器、累加器和寄存器組成的圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置信號(hào)，也向存儲(chǔ)器電路輸出時(shí)鐘信號(hào)；輸出電路由DVI(Digital VideoInterface數(shù)字視頻接口)輸出電路連接圖像輸出接口組成，圖像輸出接口連接投影儀；控制模塊在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器電路，在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像處理模塊；在實(shí)時(shí)工作時(shí)，控制模塊接收?qǐng)D像處理模塊、圖像采集芯片和DVI輸出電路的信號(hào)，并向存儲(chǔ)器電路輸出控制信號(hào)。
本實(shí)用新型解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。提供一種圖像轉(zhuǎn)換卡，用于將源圖像轉(zhuǎn)換成目標(biāo)圖像，這種目標(biāo)圖像被投影儀投放到曲面屏幕上后，形成對(duì)眼點(diǎn)視覺(jué)效果正確的圖像，所述圖像轉(zhuǎn)換卡具有與微型計(jì)算機(jī)主機(jī)底板上的插槽相匹配的底板連接插頭，還具有用于輸入圖像的圖像輸入接口和輸出目標(biāo)圖像的圖像輸出接口；所述圖像轉(zhuǎn)換卡由輸入電路、控制模塊、圖像處理模塊、輸出電路、存儲(chǔ)器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，通過(guò)底板連接插頭從系統(tǒng)總線讀入圖像變換參數(shù)表并存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器電路中，輸入電路的輸出連接存儲(chǔ)器電路和控制模塊；所述圖像處理模塊分別連接控制模塊、輸出電路的輸入端和存儲(chǔ)器控制接口，內(nèi)部具有由芯片中DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器組成圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲(chǔ)器電路輸出時(shí)鐘；輸出電路由DVI輸出電路連接圖像輸出接口組成，圖像輸出接口連接投影儀；控制模塊在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器電路，在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像處理模塊；在實(shí)時(shí)工作時(shí)，控制模塊接收?qǐng)D像處理模塊、圖像采集芯片和DVI輸出電路的信號(hào)，并向存儲(chǔ)器電路輸出控制信號(hào)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的存儲(chǔ)器電路由存儲(chǔ)器控制接口通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器構(gòu)成；存儲(chǔ)器控制接口由存儲(chǔ)器控制模塊通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部地址總線連接存儲(chǔ)器接口構(gòu)成；存儲(chǔ)器具有兩個(gè)功能周期輪轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)區(qū)，在當(dāng)前周期，其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于圖像轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于接收源圖像數(shù)據(jù)并輸出處理好的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，下一周期，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(huán)連接時(shí)鐘芯片；時(shí)鐘芯片向存儲(chǔ)器提供工作時(shí)鐘；配置芯片通過(guò)串行總線連接可編程邏輯門陣列芯片。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數(shù)據(jù)輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像采集芯片、系統(tǒng)總線接口芯片和FIFO(先入先出存儲(chǔ)器)組成，圖像采集芯片通過(guò)圖像輸入接口輸入源圖像，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸出的紅、綠、藍(lán)三分色數(shù)據(jù)和像素時(shí)鐘輸出到FIFO中；系統(tǒng)總線接口芯片通過(guò)底板連接插頭從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取圖像變換參數(shù)表和計(jì)算機(jī)總線的控制命令，其輸出的參數(shù)表和圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)連接控制模塊，其輸出的圖像采集控制命令連接圖像采集芯片；FIFO連接存儲(chǔ)器控制接口。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的控制模塊由圖像模式控制模塊(29)、數(shù)據(jù)選擇模塊和存儲(chǔ)器選擇模塊組成；數(shù)據(jù)選擇模塊在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將系統(tǒng)總線接口送來(lái)的參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器接口；數(shù)據(jù)選擇模塊在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像模式控制模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊是由比較器和計(jì)數(shù)器組成，輸入電路傳來(lái)的數(shù)據(jù)與比較器中的數(shù)據(jù)比較如果數(shù)據(jù)為AAH，則讀入下兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，取出參數(shù)表的表項(xiàng)大小，裝入計(jì)數(shù)器，順序地將其后的參數(shù)表內(nèi)容交給存儲(chǔ)器接口模塊，這些參數(shù)表數(shù)據(jù)將不再通過(guò)比較器；如果數(shù)據(jù)是FFH則將后面的控制信息，根據(jù)最高三位地址裝入圖像模式控制模塊的系列寄存器中；存儲(chǔ)器選擇模塊接收?qǐng)D像處理模塊的圖像處理完標(biāo)志和存儲(chǔ)器控制模塊的圖像采集完標(biāo)志，向存儲(chǔ)器接口輸出控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)交替使用；存儲(chǔ)器選擇模塊由與門和開(kāi)關(guān)電路組成；存儲(chǔ)器選擇模塊接收來(lái)自圖像采集模塊的一幅圖像存放完畢標(biāo)志、圖像處理模塊的一幅圖像計(jì)算完畢標(biāo)志、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標(biāo)志，當(dāng)三個(gè)信號(hào)都為真時(shí)，與門的輸出信號(hào)將對(duì)各模塊與存儲(chǔ)器接口前的開(kāi)關(guān)電路組取反。
前述的多通道曲面投影控制器，其中所述的圖像處理模塊由圖像處理器和圖像輸出緩沖組成；圖像處理器讀取所述存儲(chǔ)器中存放的圖像變換參數(shù)表和源圖像數(shù)據(jù)，利用FPGA芯片中的DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器，將參數(shù)表中的系數(shù)與源圖像中各目標(biāo)象素點(diǎn)的R、B、G值相乘后累加，再用參數(shù)表中的修正值修改上述累加值，得到各點(diǎn)新的R、G、B值，圖像處理器的計(jì)算結(jié)果通過(guò)圖像輸出緩沖輸出到輸出電路中；圖像處理器和圖像輸出緩沖分別連接圖像模式控制模塊。
前述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其中所述的存儲(chǔ)器電路由存儲(chǔ)器控制接口通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器構(gòu)成；存儲(chǔ)器控制接口由存儲(chǔ)器控制模塊通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部地址總線連接存儲(chǔ)器接口構(gòu)成；存儲(chǔ)器具有兩個(gè)功能周期輪轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)區(qū)，在當(dāng)前周期，其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于圖像轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于接收源圖像數(shù)據(jù)并輸出處理好的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，下一周期，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(huán)連接時(shí)鐘芯片；時(shí)鐘芯片向存儲(chǔ)器提供工作時(shí)鐘；配置芯片通過(guò)串行總線連接可編程邏輯門陣列芯片。
前述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數(shù)據(jù)輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像采集芯片、系統(tǒng)總線接口芯片和先入先出存儲(chǔ)器FIFO組成，圖像采集芯片通過(guò)圖像輸入接口輸入源圖像，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸出的紅、綠、藍(lán)三分色數(shù)據(jù)和像素時(shí)鐘輸出到FIFO中；系統(tǒng)總線接口芯片通過(guò)底板連接插頭從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取圖像變換參數(shù)表和計(jì)算機(jī)總線的控制命令，其輸出的參數(shù)表和圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)連接控制模塊，其輸出的圖像采集控制命令連接圖像采集芯片；FIFO連接存儲(chǔ)器控制接口。
前述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其中所述的控制模塊由圖像模式控制模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊和存儲(chǔ)器選擇模塊組成；數(shù)據(jù)選擇模塊在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將系統(tǒng)總線接口送來(lái)的參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器接口；數(shù)據(jù)選擇模塊在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像模式控制模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊是由比較器和計(jì)數(shù)器組成，輸入電路傳來(lái)的數(shù)據(jù)與比較器中的數(shù)據(jù)比較如果數(shù)據(jù)為AAH，則讀入下兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，取出參數(shù)表的表項(xiàng)大小，裝入計(jì)數(shù)器，順序地將其后的參數(shù)表內(nèi)容交給存儲(chǔ)器接口模塊，這些參數(shù)表數(shù)據(jù)將不再通過(guò)比較器；如果數(shù)據(jù)是FFH則將后面的控制信息，根據(jù)最高三位地址裝入圖像模式控制模塊的系列寄存器中；存儲(chǔ)器選擇模塊接收?qǐng)D像處理模塊的圖像處理完標(biāo)志和存儲(chǔ)器控制模塊的圖像采集完標(biāo)志，向存儲(chǔ)器接口輸出控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)交替使用；存儲(chǔ)器選擇模塊由與門和開(kāi)關(guān)電路組成；存儲(chǔ)器選擇模塊接收來(lái)自圖像采集模塊的一幅圖像存放完畢標(biāo)志、圖像處理模塊的一幅圖像計(jì)算完畢標(biāo)志、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標(biāo)志，當(dāng)三個(gè)信號(hào)都為真時(shí)，與門的輸出信號(hào)將對(duì)各模塊與存儲(chǔ)器接口前的開(kāi)關(guān)電路組取反。
前述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其中所述的圖像處理模塊由圖像處理器和圖像輸出緩沖組成；圖像處理器讀取所述存儲(chǔ)器中存放的圖像變換參數(shù)表和源圖像數(shù)據(jù)，利用FPGA芯片中的DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器，將參數(shù)表中的系數(shù)與源圖像中各目標(biāo)象素點(diǎn)的R、B、G值相乘后累加，再用參數(shù)表中的修正值修改上述累加值，得到各點(diǎn)新的R、G、B值，圖像處理器的計(jì)算結(jié)果通過(guò)圖像輸出緩沖輸出到輸出電路中；圖像處理器和圖像輸出緩沖分別連接圖像模式控制模塊。
前述的多通道曲面投影控制器或圖像轉(zhuǎn)換卡，其中所述的FIFO、存儲(chǔ)器控制接口、控制模塊、圖像處理模塊和鎖相環(huán)是利用一塊可編程邏輯門陣列芯片生成的。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型多通道曲面投影控制器及圖像轉(zhuǎn)換卡采用預(yù)先計(jì)算投影系統(tǒng)的幾何關(guān)系后，從系統(tǒng)程序中讀取圖像變換參數(shù)表并存儲(chǔ)在圖像轉(zhuǎn)換卡的存儲(chǔ)器電路中，作為圖像變換的計(jì)算基礎(chǔ)；圖像轉(zhuǎn)換卡的主要電路利用FPGA生成，使得圖像轉(zhuǎn)換卡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，并使整個(gè)控制器具有極高的、滿足實(shí)時(shí)要求的圖像數(shù)據(jù)處理速度。各自包含多塊圖像轉(zhuǎn)換卡的多臺(tái)控制器可聯(lián)合工作，生成逼真大視場(chǎng)的工作變得比較簡(jiǎn)單了。
綜上所述，本實(shí)用新型多通道曲面投影控制器，其在技術(shù)發(fā)展空間有限的領(lǐng)域中，不論在結(jié)構(gòu)上或功能上皆有較大的改進(jìn)，且在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，而確實(shí)具有增進(jìn)的功效，從而更加適于實(shí)用，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


圖1是多通道投影大視場(chǎng)系統(tǒng)布局圖。
圖2是本實(shí)用新型在大視場(chǎng)投影系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的專用圖像轉(zhuǎn)換卡電路原理框圖。
圖4是本實(shí)用新型的圖像輸入電路及存儲(chǔ)器電路原理框圖。
圖5是本實(shí)用新型的圖像處理模塊及輸出電路原理框圖。
圖6是本實(shí)用新型的控制模塊原理框圖。
圖7是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)選擇模塊電路原理框圖。
圖8是本實(shí)用新型的存儲(chǔ)器選擇模塊電路原理框圖。
其中1.控制器 2.IG 3.投影屏幕4.投影儀 5.網(wǎng)絡(luò)交換器 6.圖像轉(zhuǎn)換卡7.網(wǎng)卡 8.圖像輸入接口 9.底板連接插頭10.圖像輸出接口11.圖像采集芯片12.FPGA13.FIFO14.存儲(chǔ)器控制接口 141.存儲(chǔ)器控制模塊142.存儲(chǔ)器接 15.圖像處理模塊151.圖像處理器152.輸出緩沖 16.控制模塊17.DVI輸出芯片18.系統(tǒng)總線接口20.存儲(chǔ)器 21.鎖相環(huán)22.時(shí)鐘芯片23.配置芯片28.存儲(chǔ)器選擇模塊281.與門 282.開(kāi)關(guān)電路 29.圖像模式控制模塊45.數(shù)據(jù)選擇模塊451.比較器 452.計(jì)數(shù)器具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的多通道曲面投影控制器其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
請(qǐng)參閱圖1所示，應(yīng)用本實(shí)用新型的大視場(chǎng)視景系統(tǒng)布局圖包括投影屏幕3及多個(gè)IG2、控制器1、多個(gè)投影儀4。各投影儀分配一定的屏幕覆蓋范圍，各投影儀投影光錐保持一定的重合，以便各投影圖像在屏幕上最終形成無(wú)縫連續(xù)的整體景象。聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)IG2是圖像源，IG2輸出的源圖像用于實(shí)時(shí)生成觀察者眼點(diǎn)圖像。
本實(shí)用新型多通道曲面投影控制器1，其主要包括WINDOWS操作系統(tǒng)和通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件，以及插在底板總線PCI插槽中的圖像轉(zhuǎn)換卡6。請(qǐng)參閱圖2所示每臺(tái)多通道曲面投影控制器1中至少有一塊圖像轉(zhuǎn)換卡6，每一塊圖像轉(zhuǎn)換卡6的圖像輸入接口8連接一臺(tái)圖形生成器2，每一塊圖像轉(zhuǎn)換卡6的圖像輸出接口10連接一臺(tái)投影儀4。各臺(tái)多通道曲面投影控制器1可獨(dú)立運(yùn)行，也可通過(guò)網(wǎng)卡7連接進(jìn)局域網(wǎng)方便遠(yuǎn)程調(diào)試，所有圖形生成器2通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換器5聯(lián)網(wǎng)。所有投影儀4的圖像輸出到投影屏幕3，構(gòu)成一幅在觀察者眼點(diǎn)處完整的、無(wú)失真的大視場(chǎng)圖像。
請(qǐng)參閱圖3所示，本實(shí)用新型多通道曲面投影控制器1，其專用圖像轉(zhuǎn)換卡6由輸入電路、輸出電路、控制模塊、圖像處理模塊、存儲(chǔ)器電路和輔助電路所組成。其中，F(xiàn)IFO(先入先出存儲(chǔ)器)13、存儲(chǔ)器控制接口14、圖像處理模塊15、控制模塊16和鎖相環(huán)21在一塊EP1Sxx型可編程邏輯門陣列(FPGA)電路內(nèi)部生成。
在輸入電路中，數(shù)據(jù)輸入電路的系統(tǒng)總線接口(PCI橋芯片)18通過(guò)圖像轉(zhuǎn)換卡6上的底板連接插頭9，接收來(lái)自多通道曲面投影控制器1上的PCI總線的控制命令及參數(shù)表，它選用CY7C09449型集成電路；圖像輸入電路的圖像采集芯片11通過(guò)圖像輸入接口8，將輸入的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，它選用AD9887A型集成電路；FIFO13作為實(shí)時(shí)圖像送入存儲(chǔ)器電路時(shí)的緩沖，PCI橋芯片18通過(guò)I2C總線與圖像采集芯片11連接；PCI橋芯片18的數(shù)據(jù)線連接控制模塊16；圖像采集芯片11輸出的R、G、B分色數(shù)字信息通過(guò)它的數(shù)據(jù)線連接FIFO13；FIFO13的輸出連接存儲(chǔ)器電路中的存儲(chǔ)器控制接口14。
控制模塊16分別與圖像采集芯片11、DVI輸出17、圖像處理模塊15和存儲(chǔ)器控制接口14連接；圖像處理模塊15的數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器接口142，圖像處理模塊15通過(guò)數(shù)據(jù)線與輸出電路17連接。
輸出電路中的DVI輸出芯片17，使用SII164型集成電路。輸出電路的輸出端口是圖像轉(zhuǎn)換卡6的圖像輸出接口10。
在輔助電路中，鎖相環(huán)21通過(guò)倍頻PCI總線取出的33時(shí)鐘，產(chǎn)生控制卡的工作時(shí)鐘。CY2305型時(shí)鐘芯片22通過(guò)時(shí)鐘線分別連接鎖相環(huán)21和SD存儲(chǔ)器20。鎖相環(huán)21采用公知技術(shù)。FPGA的配置芯片23采用EPC4型集成電路，通過(guò)串行總線與FPGA芯片連接。計(jì)算機(jī)上電時(shí)，通過(guò)配置芯片23利用PS配置方式對(duì)FPGA芯片12進(jìn)行配置，配置完成后FPGA芯片12開(kāi)始工作。
請(qǐng)參閱圖4所示，在FPGA中開(kāi)辟六個(gè)FIFO13，分別對(duì)應(yīng)圖像采集芯片11的六路48根數(shù)據(jù)線。R、G、B分別為8位數(shù)據(jù)。FIFO13分兩組分別存儲(chǔ)RGB數(shù)據(jù)，以圖像采集芯片11輸出的象素時(shí)鐘為時(shí)鐘，數(shù)據(jù)控制為控制。
在存儲(chǔ)器電路中，使用兩組存儲(chǔ)器20交替存放RGB圖像數(shù)據(jù)，使用一組存儲(chǔ)器20存儲(chǔ)圖像變換參數(shù)表。存儲(chǔ)器控制接口14由存儲(chǔ)器控制模塊141和存儲(chǔ)器接口142組成。存儲(chǔ)器控制模塊141給存儲(chǔ)器20提供地址，并向控制模塊16中的存儲(chǔ)器選擇模塊28輸出自身的狀態(tài)，由存儲(chǔ)器選擇模塊28控制，通過(guò)存儲(chǔ)器接口142交替存取存儲(chǔ)器20中的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器選擇模塊28還接收?qǐng)D像采集芯片11的信號(hào)。
請(qǐng)參閱圖5所示，圖像處理模塊15由圖像處理器151和圖像輸出緩沖152組成；圖像處理器151讀取所述存儲(chǔ)器20中存放的圖像變換參數(shù)表和源圖像數(shù)據(jù)，利用FPGA芯片中的DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器，將參數(shù)表中的系數(shù)與源圖像中各目標(biāo)象素點(diǎn)的R、B、G值相乘后累加，再用參數(shù)表中的修正值修改上述累加值，得到各點(diǎn)新的R、G、B值，通過(guò)圖像輸出緩沖152輸出到圖像卡的輸出電路17中。圖像處理器151通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器接口142?？刂颇K16中的圖像模式控制模塊29向圖像處理器151和圖像輸出緩沖152輸出圖像模式控制。
請(qǐng)參閱圖6所示，控制模塊16由圖像模式控制模塊29、數(shù)據(jù)選擇模塊45和存儲(chǔ)器選擇模塊28組成。再請(qǐng)同時(shí)參閱圖7所示，數(shù)據(jù)選擇模塊是由比較器和計(jì)數(shù)器組成，輸入電路傳來(lái)的數(shù)據(jù)與比較器中的數(shù)據(jù)比較如果數(shù)據(jù)為AAH，則讀入下兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，取出參數(shù)表的表項(xiàng)大小，裝入計(jì)數(shù)器，順序地將其后的參數(shù)表內(nèi)容交給存儲(chǔ)器接口模塊，這些參數(shù)表數(shù)據(jù)將不再通過(guò)比較器；如果數(shù)據(jù)是FFH則將后面的控制信息，根據(jù)最高三位地址裝入圖像模式控制模塊29的系列寄存器中，圖像模式控制模塊29的控制線連接圖像處理模塊15，控制輸出圖像的數(shù)據(jù)格式。再請(qǐng)同時(shí)參閱圖8所示，存儲(chǔ)器選擇模塊28的與門281接收?qǐng)D像處理模塊15的一幅圖像計(jì)算完標(biāo)志、圖像采集模塊(11)的一幅圖像存放完標(biāo)志、DVI輸出17的一幀圖像輸出將完標(biāo)志，并根據(jù)這三個(gè)標(biāo)志，控制開(kāi)關(guān)電路282，使兩組存儲(chǔ)器20交替使用。
前述的FIFO13、存儲(chǔ)器控制模塊141、存儲(chǔ)器接口142、輸出緩沖152、鎖相環(huán)21使用公知技術(shù)。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，特別是在集成電路工業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)今，將幾種集成電路的功能集成在一塊集成電路中已經(jīng)成為很平常的事，能實(shí)現(xiàn)同一種功能的集成電路也有多種型號(hào)，但凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改(例如使用主要功能相同而型號(hào)不同的集成電路)、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多通道曲面投影控制器，用于將多個(gè)模擬或數(shù)字源圖像轉(zhuǎn)換成同樣數(shù)量的目標(biāo)圖像，這些目標(biāo)圖像被同樣數(shù)量的投影儀投放到曲面屏幕上后，形成基于所有源圖像組成的對(duì)眼點(diǎn)視覺(jué)效果正確的一幅完整圖像，所述多通道曲面投影控制器基于使用WINDOWS操作系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，多通道曲面投影控制器的底板總線插槽上插有與源圖像相同數(shù)量的圖像轉(zhuǎn)換卡(6)，每塊圖像卡處理一幅源圖像，其特征在于這些圖像轉(zhuǎn)換卡(6)的電路結(jié)構(gòu)完全相同，所述圖像轉(zhuǎn)換卡(6)由輸入電路、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)、輸出電路、存儲(chǔ)器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭(9)和圖像接口(8)，通過(guò)底板連接插頭(9)從多通道曲面投影控制器系統(tǒng)總線讀入圖像變換參數(shù)表并存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器電路中，輸入電路的輸出連接存儲(chǔ)器電路和控制模塊(16)；所述圖像處理模塊(15)分別連接控制模塊(16)、輸出電路的輸入端和存儲(chǔ)器控制接口(14)，內(nèi)部具有由芯片中DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器組成的圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲(chǔ)器電路輸出時(shí)鐘；輸出電路由DVI輸出電路(17)連接圖像輸出接口(10)組成，圖像輸出接口(10)連接投影儀；控制模塊(16)在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器電路，在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像處理模塊(15)；在實(shí)時(shí)工作時(shí)，控制模塊(16)接收?qǐng)D像處理模塊(15)、圖像采集芯片(11)和DVI輸出電路(17)的信號(hào)，并向存儲(chǔ)器電路輸出控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特征在于其中所述的存儲(chǔ)器電路由存儲(chǔ)器控制接口(14)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器(20)構(gòu)成；存儲(chǔ)器控制接口(14)由存儲(chǔ)器控制模塊(141)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部地址總線連接存儲(chǔ)器接口(142)構(gòu)成；存儲(chǔ)器(20)具有兩個(gè)功能周期輪轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)區(qū)，在當(dāng)前周期，其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于圖像轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于接收源圖像數(shù)據(jù)并輸出處理好的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，下一周期，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(huán)(21)連接時(shí)鐘芯片(22)；時(shí)鐘芯片(22)向存儲(chǔ)器(20)提供工作時(shí)鐘；配置芯片(23)通過(guò)串行總線連接可編程邏輯門陣列(12)芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特征在于其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數(shù)據(jù)輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像采集芯片(11)、系統(tǒng)總線接口(18)芯片和FIFO(13)組成，圖像采集芯片(11)通過(guò)圖像輸入接口(8)輸入源圖像，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸出的紅、綠、藍(lán)三分色數(shù)據(jù)和像素時(shí)鐘輸出到FIFO(13)中；系統(tǒng)總線接口(18)芯片通過(guò)底板連接插頭(9)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取圖像變換參數(shù)表和計(jì)算機(jī)總線的控制命令，其輸出的參數(shù)表和圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)連接控制模塊(16)，其輸出的圖像采集控制命令連接圖像采集芯片(11)；FIFO(13)連接存儲(chǔ)器控制接口(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多通道曲面投影控制器，其特征在于其中所述的控制模塊(16)由圖像模式控制模塊(29)、數(shù)據(jù)選擇模塊(45)和存儲(chǔ)器選擇模塊(28)組成；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將系統(tǒng)總線接口(18)送來(lái)的參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器接口(142)；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像模式控制模塊(29)；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)是由比較器(451)和計(jì)數(shù)器(452)組成，輸入電路傳來(lái)的數(shù)據(jù)與比較器(451)中的數(shù)據(jù)比較如果數(shù)據(jù)為AAH，則讀入下兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，取出參數(shù)表的表項(xiàng)大小，裝入計(jì)數(shù)器，順序地將其后的參數(shù)表內(nèi)容交給存儲(chǔ)器接口模塊(142)，這些參數(shù)表數(shù)據(jù)將不再通過(guò)比較器(451)；如果數(shù)據(jù)是FFH則將后面的控制信息，根據(jù)最高三位地址裝入圖像模式控制模塊(29)的系列寄存器中；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)接收?qǐng)D像處理模塊(15)的圖像處理完標(biāo)志和存儲(chǔ)器控制模塊(141)的圖像采集完標(biāo)志，向存儲(chǔ)器接口(142)輸出控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器(20)的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)交替使用；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)由與門(281)和開(kāi)關(guān)電路(282)組成；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)接收來(lái)自圖像采集模塊(11)的一幅圖像存放完畢標(biāo)志、圖像處理模塊的一幅圖像計(jì)算完畢標(biāo)志、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標(biāo)志，當(dāng)三個(gè)信號(hào)都為真時(shí)，與門(281)的輸出信號(hào)將對(duì)各模塊與存儲(chǔ)器接口前的開(kāi)關(guān)電路(282)組取反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道曲面投影控制器，其特征在于其中所述的圖像處理模塊(15)由圖像處理器(151)和圖像輸出緩沖(152)組成；圖像處理器(151)讀取所述存儲(chǔ)器(20)中存放的圖像變換參數(shù)表和源圖像數(shù)據(jù)，利用FPGA芯片中的DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器，將參數(shù)表中的系數(shù)與源圖像中各目標(biāo)象素點(diǎn)的R、B、G值相乘后累加，再用參數(shù)表中的修正值修改上述累加值，得到各點(diǎn)新的R、G、B值，圖像處理器(151)的計(jì)算結(jié)果通過(guò)圖像輸出緩沖(152)輸出到輸出電路中；圖像處理器(151)和圖像輸出緩沖(152)分別連接圖像模式控制模塊(29)。
6.一種圖像轉(zhuǎn)換卡，用于將源圖像轉(zhuǎn)換成目標(biāo)圖像，這種目標(biāo)圖像被投影儀投放到曲面屏幕上后，形成對(duì)眼點(diǎn)視覺(jué)效果正確的圖像，所述圖像轉(zhuǎn)換卡具有與微型計(jì)算機(jī)主機(jī)底板上的插槽相匹配的底板連接插頭(9)，還具有用于輸入圖像的圖像接口(8)和輸出目標(biāo)圖像的圖像輸出接口(10)，其特征在于由輸入電路、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)、輸出電路、存儲(chǔ)器電路和輔助電路組成；所述輸入電路的輸入端是底板連接插頭(9)和圖像接口(8)，通過(guò)底板連接插頭(9)從系統(tǒng)總線讀入圖像變換參數(shù)表并存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器電路中，輸入電路的輸出連接存儲(chǔ)器電路和控制模塊(16)；所述圖像處理模塊(15)分別連接控制模塊(16)、輸出電路的輸入端和存儲(chǔ)器控制接口(14)，內(nèi)部具有由芯片中DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器組成圖像處理器；輔助電路向可編程邏輯門陣列提供配置，也向存儲(chǔ)器電路輸出時(shí)鐘；輸出電路由DVI輸出電路(17)連接圖像輸出接口(10)組成，圖像輸出接口(10)連接投影儀；控制模塊(16)在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器電路，在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像處理模塊(15)；在實(shí)時(shí)工作時(shí)，控制模塊(16)接收?qǐng)D像處理模塊(15)、圖像采集芯片(11)和DVI輸出電路(17)的信號(hào)，并向存儲(chǔ)器電路輸出控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其特征在于其中所述的存儲(chǔ)器電路由存儲(chǔ)器控制接口(14)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)地址總線連接存儲(chǔ)器(20)構(gòu)成；存儲(chǔ)器控制接口(14)由存儲(chǔ)器控制模塊(141)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部地址總線連接存儲(chǔ)器接口(142)構(gòu)成；存儲(chǔ)器(20)具有兩個(gè)功能周期輪轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)區(qū)，在當(dāng)前周期，其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于圖像轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)用于接收源圖像數(shù)據(jù)并輸出處理好的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，下一周期，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)功能交換；前述的輔助電路中，鎖相環(huán)(21)連接時(shí)鐘芯片(22)；時(shí)鐘芯片(22)向存儲(chǔ)器(20)提供工作時(shí)鐘；配置芯片(23)通過(guò)串行總線連接可編程邏輯門陣列(12)芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其特征在于其中所述的輸入電路包括圖像輸入電路和數(shù)據(jù)輸入電路，由底板連接插頭(9)、圖像接口(8)、圖像采集芯片(11)、系統(tǒng)總線接口(18)芯片和先入先出存儲(chǔ)器FIFO(13)組成，圖像采集芯片(11)通過(guò)圖像輸入接口(8)輸入源圖像，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸出的紅、綠、藍(lán)三分色數(shù)據(jù)和像素時(shí)鐘輸出到FIFO(13)中；系統(tǒng)總線接口(18)芯片通過(guò)底板連接插頭(9)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取圖像變換參數(shù)表和計(jì)算機(jī)總線的控制命令，其輸出的參數(shù)表和圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)連接控制模塊(16)，其輸出的圖像采集控制命令連接圖像采集芯片(11)；FIFO(13)連接存儲(chǔ)器控制接口(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其特征在于其中所述的控制模塊(16)由圖像模式控制模塊(29)、數(shù)據(jù)選擇模塊(45)和存儲(chǔ)器選擇模塊(28)組成；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)在非實(shí)時(shí)工作時(shí)將系統(tǒng)總線接口(18)送來(lái)的參數(shù)表數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器接口(142)；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)在實(shí)時(shí)工作時(shí)將圖像處理、圖像輸出控制數(shù)據(jù)傳送給圖像模式控制模塊(29)；數(shù)據(jù)選擇模塊(45)是由比較器(451)和計(jì)數(shù)器(452)組成，輸入電路傳來(lái)的數(shù)據(jù)與比較器(451)中的數(shù)據(jù)比較如果數(shù)據(jù)為AAH，則讀入下兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，取出參數(shù)表的表項(xiàng)大小，裝入計(jì)數(shù)器，順序地將其后的參數(shù)表內(nèi)容交給存儲(chǔ)器接口模塊(142)，這些參數(shù)表數(shù)據(jù)將不再通過(guò)比較器(451)；如果數(shù)據(jù)是FFH則將后面的控制信息，根據(jù)最高三位地址裝入圖像模式控制模塊(29)的系列寄存器中；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)接收?qǐng)D像處理模塊(15)的圖像處理完標(biāo)志和存儲(chǔ)器控制模塊(141)的圖像采集完標(biāo)志，向存儲(chǔ)器接口(142)輸出控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器(20)的兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)交替使用；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)由與門(281)和開(kāi)關(guān)電路(282)組成；存儲(chǔ)器選擇模塊(28)接收來(lái)自圖像采集模塊(11)的一幅圖像存放完畢標(biāo)志、圖像處理模塊的一幅圖像計(jì)算完畢標(biāo)志、圖像輸出模塊中的一幀圖像輸出將完畢標(biāo)志，當(dāng)三個(gè)信號(hào)都為真時(shí)，與門(281)的輸出信號(hào)將對(duì)各模塊與存儲(chǔ)器接口前的開(kāi)關(guān)電路(282)組取反。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像轉(zhuǎn)換卡，其特征在于其中所述的圖像處理模塊(15)由圖像處理器(151)和圖像輸出緩沖(152)組成；圖像處理器(151)讀取所述存儲(chǔ)器(20)中存放的圖像變換參數(shù)表和源圖像數(shù)據(jù)，利用FPGA芯片中的DSP核中的硬件乘法器和累加器和寄存器，將參數(shù)表中的系數(shù)與源圖像中各目標(biāo)象素點(diǎn)的R、B、G值相乘后累加，再用參數(shù)表中的修正值修改上述累加值，得到各點(diǎn)新的R、G、B值，圖像處理器(151)的計(jì)算結(jié)果通過(guò)圖像輸出緩沖(152)輸出到圖像卡的輸出電路中；圖像處理器(151)和圖像輸出緩沖(152)分別連接圖像模式控制模塊(29)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一權(quán)利要求所述的FIFO(13)、存儲(chǔ)器控制接口(14)、控制模塊(16)、圖像處理模塊(15)和鎖相環(huán)(21)是利用一塊可編程邏輯門陣列芯片生成的。
專利摘要一種多通道曲面投影控制器及圖像轉(zhuǎn)換卡，用于在大視場(chǎng)投影系統(tǒng)中將源圖像轉(zhuǎn)換成目標(biāo)圖像，以便投影儀投放到曲面屏幕上。控制器基于使用WINDOWS操作系統(tǒng)的微機(jī)系統(tǒng)，控制器插槽上插有圖像轉(zhuǎn)換卡，圖像轉(zhuǎn)換卡由輸入電路、圖像處理模塊、輸出電路、存儲(chǔ)器電路，控制模塊和輔助電路組成；輸入電路的輸入端是底板連接插頭和圖像輸入接口，其輸出連接存儲(chǔ)器電路和控制模塊；控制模塊連接圖像處理模塊、圖像采集、輸出電路和存儲(chǔ)器電路；圖像處理模塊分別連接輸出電路的輸入端和存儲(chǔ)器電路；輸出電路的輸出端連接投影儀；FIFO、存儲(chǔ)器控制接口、圖像處理模塊、控制模塊和鎖相環(huán)在一塊FPGA內(nèi)部生成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、速度快，使用方便靈活。
文檔編號(hào)G06F3/00GK2746442SQ20042009313
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者蘇飏, 符長(zhǎng)明 申請(qǐng)人:四川華控圖形科技有限公司