邊緣融合器

邊緣融合器2.1邊緣融合的產(chǎn)生

邊緣融合的應(yīng)用來源于模擬仿真/立體影院系統(tǒng)。追求亮麗的超大畫面，純真的色彩，高分辨率的顯示效果，歷來是人們對視覺感受的一種潛在要求。大到指揮監(jiān)控中心，網(wǎng)管中心的建立，小到視頻會議，學(xué)術(shù)報告，技術(shù)講座和多功能會議室的進行，對大畫面，多色彩，高亮度，高分辨率顯示效果的需求越來越強烈。

迅速崛起的數(shù)字化邊緣融合大屏幕拼接投影顯示技術(shù)，正在逐步適應(yīng)這一需求。隨著投影顯示技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，以及人們對欣賞水平的提高，超大畫面，高亮度，以及更高分辨率顯示便成為市場的迫切需求。

邊緣融合器2.2邊緣融合的優(yōu)勢

增加圖象尺寸和畫面的完整性

增加圖像亮度

增加分辨率

超高分辨率

縮短投影機投射距離

特殊形狀的屏幕上投射成像（比如弧形幕/球形幕）

增強圖像層次感

2.1.1增加圖像尺寸，畫面的完整性

很明顯，多臺投影機拼接投射出來的畫面一定會比單臺投影機投射出來的畫面尺寸更大。

鮮艷靚麗的畫面，會帶給人們不同凡響的視覺沖擊，而如何消除畫面拼接的光學(xué)縫隙呢？邊緣融合技術(shù)使這種問題迎刃而解。這種技術(shù)的出現(xiàn)，更大程度上保證了畫面的完美性和色彩的一致性。

完整畫面的優(yōu)點也不需要過多的陳述，因為完美畫面的顯示對于欣賞者而言總是一目了然。

2.1.2增加圖像亮度

當(dāng)一臺投影機的投射尺寸被放大時，圖像亮度就會降低，而用多臺同樣亮度的投影機拼接投射出相同大小的圖像時就可以保持畫面原有的亮度。

2.1.3增加分辨率

每臺投影機投射整幅圖像的一部分，這樣展現(xiàn)出的圖像分辨率就被提高了。比如，一臺投影機的物理分辨率是800*600，三臺投影機融合25%后，圖像的分辨率就變成了2000*600

2.1.4超高分辨率

利用帶有多通道高分辨率輸出的圖像處理器和計算機，可以產(chǎn)生每通道為1600*1200象素的三個或更多通道的合成圖像。如果融合25%的象素，可以通過減去多余的交疊象素產(chǎn)生4000*1200分辨率圖像。市場上還沒有可在如此高的分辨率下操作的獨立顯示器。其解決辦法為使用投影機矩陣，每個投影機都以其最大分辨率運行，合成后的分辨率就是減去交疊區(qū)域象素后的總和。

2.1.5縮短投影機投射距離

隨著無縫拼接的出現(xiàn)，投影距離的縮短變成必然。比如，原來200英寸（4000*3000mm）的屏幕，如果要求沒有物理和光學(xué)拼縫，將只能采用一臺投影機，投影距離=鏡頭焦距*屏幕寬度，即使采用1.2：1的廣角鏡頭，我們的投影距離也要4.8米，采用邊緣融合技術(shù)后，用4臺投影機投射同樣大小的畫面，投射距離只需要2.4米。

2.1.6特殊形狀的屏幕上投射成像

（比如弧形幕/球形幕）

比如，在圓柱或球形的屏幕上投射畫面，單臺投影機就需要較遠的投影距離才可以覆蓋整個屏幕。而多臺投影機的組合因每臺投影機投射的畫面較小，所以距離也就縮短了很多。

還有一個更重要的功能是，如果只用一臺投影機來投射整張弧形幕，則很難聚焦，因為弧弦距太大很難選出一個合適的基準(zhǔn)焦點。多臺投影機就可使弧弦距縮短到盡量小，這樣就比較容易找出畫面的合適焦點。對于弧形或球形屏幕應(yīng)用，使用邊緣融合技術(shù)后對圖像分辨率，明亮度和聚焦效果來說是一個更好的選擇。

2.1.7增加畫面層次感

由于采用了邊緣融合技術(shù)，畫面的分辨率，亮度得到增加，同時配合高質(zhì)量的投影屏幕，就可以使得整個顯示系統(tǒng)的畫面層次感和表現(xiàn)力明顯增強。

邊緣融合器2.3 邊緣融合系統(tǒng)與傳統(tǒng)拼接的差異

在超大尺寸的屏幕上顯示多個畫面內(nèi)容，通常有以下幾種方法：

箱體拼接

多張屏幕拼接

整張屏幕無縫邊緣融合

在傳統(tǒng)的拼接方式中無論是箱體的拼接還是多張屏幕的拼接，都無法消除畫面本身存在的物理拼縫。

而在新的邊緣融合技術(shù)中，由于采用整幅屏幕，所以消除了傳統(tǒng)拼接存在的屏幕間的生理縫隙，從而使得屏幕顯示的圖像整幅保持完整。而采用邊緣融合處理技術(shù)后，更消除了光學(xué)縫隙，從而使顯示的圖像完全一致，保證了顯示圖像的完整性和美觀性。這在邊緣融合顯示地圖，圖紙等圖像信息時更為重要，因為在圖紙，地圖上存在大量的線條或路線等，而屏幕縫隙和光學(xué)縫隙就會造成圖像顯示污染，容易使觀察人員把顯示的圖像線條和拼接系統(tǒng)本身的線條誤為一體，從而導(dǎo)致決策和研究失誤。而通過邊緣融合處理，就可以避免出現(xiàn)這種情況。

在邊緣融合拼接系統(tǒng)中，所有圖像都經(jīng)過邊緣融合處理器進行了校正和統(tǒng)一，這樣在大屏幕上進行圖像顯示和切換時，無論切換什么格式的圖像，整個屏幕的亮度，色彩，鮮艷度，均勻度都比較一致。

由于在處理器中對投影顯示圖像進行了處理，可以對不同投影信號間的色差，亮差，均勻度進行調(diào)整，這也使得該系統(tǒng)顯示的圖像質(zhì)量更完美。

邊緣融合圖像處理器除了具有邊緣融合和圖像多畫面處理功能外，還有圖像存儲和調(diào)用功能，可以把本身存儲的高分辨率圖像直接作為大屏幕系統(tǒng)的背景進行顯示，這在實際使用中非常具有實用價值。

在實際應(yīng)用中通常會有以下三種方式：

邊緣融合器4.1寬視角的排列

多臺投影機水平排列組合可以打出更寬幅的畫面

隨著用戶對超大，完美顯示需求的日益增加，這種寬視角排列方式更多地應(yīng)用于大型的會議中心，演藝中心，展覽館和軍事項目等等。

比如天津開發(fā)區(qū)泰達酒店會議中心的工程案例。

這個工程主要是采用邊緣融合技術(shù)建設(shè)千人音樂廳舞臺中央的正投影系統(tǒng)。為了增強千人音樂廳的投影效果，滿足高層次的會議需求。提高正投影系統(tǒng)的亮度，使用靈活性，選用能夠提供極佳投影效果的邊緣融合拼接投影系統(tǒng)，最終可以得到一個寬達12米高達3.3米的超大尺寸無縫屏幕和一個整體亮度高達12000ANSL流明的超高亮度完整圖像，且具備多畫面同屏顯示能力。

會場的特點是面積較大且層高非常高，因此必須采用較大面積的多屏幕投影顯示系統(tǒng)。我們必須首選確定投影方式（正投，背投），然后根據(jù)選定的投影方式確定具體的多屏幕解決方案。

會場的特點是面積雖然較大，但主席臺面積不大，不能提供背投系統(tǒng)所需的空間，因此我們選用正投作為本會場基本的投影方式。

主席臺的寬度較寬，因此采用單個投影顯然無法滿足實際使用需求，必須采用多個投影。而占用較小面積得多投影的解決方案主要有以下向種方式：專用背投拼接箱，分離式拼接，邊緣融合正投拼接。

針對傳統(tǒng)拼接和邊緣融合正投拼接進行比較選擇后，用戶感覺傳統(tǒng)拼接方式存在不可消除的屏幕物理拼縫和投影光學(xué)拼縫，有一定的色差。最后選擇了邊緣融合拼接投影技術(shù)。

邊緣融合器4.2多投影機垂直堆積產(chǎn)生縱向的顯示畫面

這種特殊排列的創(chuàng)意也逐漸被人們所欣賞，通常應(yīng)用于廣告行業(yè)或一些特殊要求的現(xiàn)場演示會。

邊緣融合器4.3多投影機堆積出更高更寬幅的超大畫面

當(dāng)客戶提出更多的圖像信號源處理及更大視野顯示需求時，還可通過多臺投影機融合堆積出更高更寬幅的畫面，這種應(yīng)用通常在監(jiān)控中心和指揮中心。

邊緣融合投影技術(shù)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：

1、簡單拼接2、簡單重疊

3、邊緣融合

◇ 簡單拼接：即兩臺投影儀的邊沿對齊，無重疊部分。顯示效果上表現(xiàn)為整幅畫面被一道縫分割開。如果投影儀邊緣未做亮度增強處理，該接縫顯示為黑色；如果投影儀邊緣做了亮度增強處理，該接縫顯示為白色。

◇ 簡單重疊：即兩臺投影儀的畫面有部分重疊，但沒有作淡進淡出處理簡單重疊，因此重疊部分的亮度為整幅其余部分的2倍，在顯示效果上表現(xiàn)為重疊部分為一亮條。

◇邊緣融合：與簡單重疊方法相比，左投影儀的右邊重疊部分的亮度線性衰減，右投影儀的左邊重疊部分的亮度線性增加。在顯示效果上表現(xiàn)為整幅畫面亮度完全一致。

邊緣融合器1.1.了解邊緣融合

專業(yè)大屏幕投影系統(tǒng)的核心設(shè)備采用了“邊緣融合器”，該設(shè)備將多個投影機畫面融合組成一張無縫的大屏顯示系統(tǒng)，它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。

專業(yè)大屏幕系統(tǒng)以前一般用于虛擬仿真、系統(tǒng)控制和科學(xué)研究，自2007年逐漸開始向展覽展示、工業(yè)設(shè)計、教育培訓(xùn)、會議中心等專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。專業(yè)大屏幕系統(tǒng)包括有縫拼接和無縫拼接系統(tǒng)兩種不同的工藝。

邊緣融合器1.2 什么是邊緣融合技術(shù)

當(dāng)二臺或多臺投影機組合投射一幅畫面時，會有一部分影象燈泡重疊，邊緣融合的最主要功能就是把二臺投影機重疊部分的燈光亮度逐漸調(diào)低，使整幅畫面的亮度一致。如圖1：

市場上也有很多拼接方式，如LED拼接墻，電視拼接墻，投影箱體的拼接墻等，但是相對于不同應(yīng)用場所，LED拼接墻以及投影箱體拼接墻始終是由一個一個的畫面拼圖而成，使得畫面的完整性受到一定的影響。邊緣融合技術(shù)是2008年來興起的一個新的無縫拼接技術(shù)，它更好的改善了拼接圖像的視覺效果。

邊緣融合器5.1信號源

組成邊緣融合系統(tǒng)的信號源可以是多種多樣。例如工程中常用的有：VGA（筆記本，臺式機，圖形工作站），Video（攝像機，DVD）以及DVI，SDI（廣播級信號源）HD　SDI等等。

邊緣融合器5.2圖像邊緣融合處理器

圖像邊緣融合處理器是實現(xiàn)從獨立屏幕演示過渡到多個投影機無縫寬屏演示的核心設(shè)備。

圖像邊緣融合處理器的功能全部由一臺大屏幕處理器來實現(xiàn)和操作。如：邊緣融合，多路輸入源選擇，無縫切換，圖像處理和操作人員控制等。可滿足支持多窗口顯示，并且以無縫融合寬屏信號為背景的多畫面顯示應(yīng)用。

處理器視頻處理包括數(shù)據(jù)復(fù)制，用以生成重疊投影區(qū)域，以及重疊圖像的邊緣羽化。數(shù)據(jù)重疊和邊緣羽化的交叉數(shù)據(jù)幅度可由用戶自主編程。

經(jīng)過這個處理器進行屏幕拼接及邊緣融合處理后，整個系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：

1） 多個信號輸入

根據(jù)要求，系統(tǒng)可配置為多個信號源輸入。對于多屏安裝，每個信號源輸入可根據(jù)安裝

使用的屏幕數(shù)量被復(fù)制。

2） 多個通道輸出

比如有的處理器具有多個標(biāo)準(zhǔn)的DVI輸出，可支持任何顯示終端。對于每個輸出通道，

分辨率最高可支持UXGA（1600*1200）。

3） 高級的效果控制

*視窗控制

可以根據(jù)象素精度定義視窗的位置和大小，由此來顯示窗口的輸入。

* 數(shù)字放大

在每一視窗內(nèi)，均可對圖像進行所需的縮放。

* 特效控制

選擇產(chǎn)生奇特形狀的重疊，鏡像效果，陰影三維立體效果，淡入淡出，飛進飛出等。

* 次序控制

所疊加的窗口可以動態(tài)方式存在，用戶可決定任一窗口放置的前后次序。

* 邊緣融合

內(nèi)置的邊緣融合功能和羽化特性可產(chǎn)生光滑的全景重疊。

* 直觀，簡潔的控制軟件

控制軟件通過友好的管理界面，數(shù)字化的處理方式，方便用戶進行信號選擇，顯示布局，畫面處理的多種管理功能。

邊緣融合器5.3控制端

邊緣融合器的控制端可采用電腦，控制臺或中央集中控制系統(tǒng)來進行控制。

邊緣融合器5.4投影機

利用邊緣融合技術(shù)的顯示系統(tǒng)可以使用CRT，LCD，DLP，LCOS等多種顯示技術(shù)的投

影機產(chǎn)品。但是應(yīng)用中需要注意的是：投影機的亮度，分辨率，均勻度。

5.4.1　CRT投影機

CRT是實現(xiàn)最早，應(yīng)用廣泛的一種顯示技術(shù)。這種投影機可以把輸入信號源分成R（紅），

G（綠），B（藍）三種顏色，經(jīng)過發(fā)光系統(tǒng)放大，匯聚，在大屏幕上顯示出彩色圖像。顯示的圖像色彩豐富，還原性好，具有良好的幾何失真調(diào)整能力，但其亮度較小，另外CRT投影機操作復(fù)雜，機身體積大，只適合安裝于環(huán)境光較弱，相對固定的場所，不宜搬動。

5.4.2　LCD投影機

LCD投影機大多是三片式設(shè)計。

LCD投影機成像器件是液晶板。利用外光源把強光通過分光鏡形成R/G/B三束光，分別透射過RGB三色液晶板，信號源經(jīng)過液晶板顯示在大屏幕上成像。多用于臨時演示，商務(wù)會議和教育行業(yè)。由于LCD液晶投影機是根據(jù)液晶板成像的原理，其投影顏色無法進行調(diào)節(jié)，一般不適合做融合。

5.4.3　DLP投影機

DLP投影技術(shù)的誕生實現(xiàn)了數(shù)字信息顯示。DLP技術(shù)是顯示領(lǐng)域劃時代的革命，它以DMD (Digital Micromirror Device)數(shù)字微反射器作為光閥成像器件。

DLP投影機的技術(shù)首選是數(shù)字優(yōu)勢。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，使圖像能夠?qū)崿F(xiàn)更高的灰度等級和更多的色彩。圖像噪聲消失，畫面質(zhì)量穩(wěn)定，精確的數(shù)字圖像可不斷再現(xiàn)。其次是反射優(yōu)勢。反射式DMD器件的應(yīng)用，使成像器件的光效率大大提高，對比度和亮度的均勻性都非常出色。DLP投影機通常分為：單片機，三片機。DLP投影機清晰度高，畫面均勻，色彩銳利，三片機亮度最高可達25000流明，可隨意變焦，調(diào)整十分便利。根據(jù)美國德州儀器發(fā)表的技術(shù)白皮書，DMD的核心壽命長達100，000小時。另外，DLP投影機還可以做到10bit數(shù)字處理，滿足寬帶視頻需求。

邊緣融合器5.5屏幕

5.5.1選擇屏幕的主要標(biāo)準(zhǔn)有：

*屏幕的材質(zhì)

*屏幕的增益以及半增益視角

*均勻度

*平整度

*分辨率

*對比度

*超大無縫

5.5.2

在大屏幕投影系統(tǒng)整體資金比例中，屏幕可能只占有較少的一部分，但是對于整個系統(tǒng)的效果而言，卻是至關(guān)重要的，如果投影屏幕選擇不合適，就相當(dāng)于整個系統(tǒng)設(shè)置了一個瓶頸，無論系統(tǒng)其他設(shè)備性能多么優(yōu)良，整體視覺效果都會受到抑制，無法把系統(tǒng)的完美性能充分表現(xiàn)出來。在以前的投影系統(tǒng)中，由于受技術(shù)限制，投影機的亮度無法做到很高，所以為了增加投影亮度，對屏幕一般都要求比較高的增益率，但是這樣會影響對比度和色彩細膩程度。如今投影技術(shù)的發(fā)展非常迅速，投影機的亮度已經(jīng)不是問題，所以對投影幕的要求中，增益率就放在了較低的位置，而主要考慮屏幕的平整度，視角對比度和均勻度。在這種應(yīng)用里選擇增益是1.0（ /－0.5）的屏幕可以獲得更好的成像效果。原因是當(dāng)屏幕的增益越大屏幕的視角就會越小，如果觀眾不在屏幕的正中間時很容易就看見屏幕的融合部分，這樣整體看來就顯得圖像的均勻度很差。

5、 設(shè)計邊緣融合的步驟

5.1確定大概尺寸

5.2確定投影機的數(shù)量

5.3選擇投影機（確定投影機亮度，分辨率，鏡頭）

5.4選擇屏幕（考慮屏幕增益，均勻度，平整度）

5.5選擇融合處理器

5.6預(yù)設(shè)軟邊融合的區(qū)域值

5.7安裝及校準(zhǔn)屏幕和投影機

5.8調(diào)試系統(tǒng)及測試

5.6邊緣融合器的分類 之 嵌入式邊緣融合控制主機MVR系列

產(chǎn)品特性

● MVR系列可實現(xiàn)平面融合、弧融合模式。融合區(qū)域可調(diào)整，融合帶特性參數(shù)可自由調(diào)整，融合效果較好；

● 產(chǎn)品安裝及調(diào)節(jié)非常簡單、快捷。具備應(yīng)用靈活，成功率高等特點；

● 內(nèi)置多種測試圖樣和色彩圖板，融合區(qū)域調(diào)整手段完備，通道間的色差校正功能齊全；

● 產(chǎn)品采用FPGA純硬件并行總線處理結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性大大超過基于WINDOWS操作系統(tǒng)的“計算機 軟件”方式的傳統(tǒng)處理器；

● 產(chǎn)品可接受高分辨率或非標(biāo)準(zhǔn)分辨率的DVI數(shù)字信號、VGA模擬信號、HD-SDI高清視頻信號及復(fù)合視頻等視頻信號；

● 產(chǎn)品可以按用戶要求對視頻信號進行視窗大小、圖像比例等方面的調(diào)整和變換，軟件操作可與顯示畫面實時跟動；

● MVR系列邊緣融合控制器采用硬件式嵌入核心算法的方式，不需要操作系統(tǒng)支持，上電即可工作，啟動迅速，穩(wěn)定性高；

● 產(chǎn)品可通過RS232、遙控、網(wǎng)絡(luò)的方式進行遠程或近程控制，支持第三方中控設(shè)備直接控制；

● 支持各種標(biāo)準(zhǔn)或用戶自定義信號的識別和處理；

● 產(chǎn)品采用雙電源1 1冗余備份，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性；（選配）

4組8臺投影完美表現(xiàn)夢幻主題 重達16噸，直徑18米的夢想地球

8臺20,000ANSI流明工程投影機 基于融合度為12.5%的球形建模融合而成 安裝在二層平臺，每兩臺為一組，疊加投射畫面

鳥巢“碗邊投影”

由21組 采用投影疊加技術(shù)，用1*3投影， 成就全球最大14米高500米長環(huán)形邊緣融合。

所謂“桌面融合技術(shù)”，實際上是投影“邊緣融合”技術(shù)的一個分支。隨著“邊緣融合”在2008年北京奧運開幕式上的多次靚麗登場。 【如：鳥巢“碗邊”融合、“同一個地球”融合】“邊緣融合”技術(shù)為世人所普遍認(rèn)識。“桌面融合”，顧名思義，就是能夠融合“桌面” 【計算機桌面，通常只Windows桌面】的融合技術(shù)。

“桌面融合”特點　桌面融合最大特點就是，通過融合器融合出來的大屏幕上的顯示與計算機桌面顯示的畫面完全同步一致，所有計算機上的操作在大屏幕上都能同步反應(yīng)出來。也就是說，可以把投影畫面【大屏幕顯示】簡單的當(dāng)成一個超大的計算機顯示器。所以桌面融合技術(shù)，完全不受顯示內(nèi)容的限制，只要計算機能顯示的素材，包括圖片、視頻、文字、甚至圖形界面的可執(zhí)行程序【如實拍圖中的監(jiān)控軟件】都能在大屏上得到顯示2100433B

進口產(chǎn)品注冊標(biāo)準(zhǔn) YZB/KOR2184-2005《椎間融合器》

盡管邊緣在數(shù)字圖像處理和分析中具有重要作用，但是關(guān)于邊緣還沒有被廣泛接受和認(rèn)可的精確的數(shù)學(xué)定義。一方面是因為圖像的內(nèi)容非常復(fù)雜，很難用純數(shù)學(xué)的方法進行描述。另一方面則是因為人類對本身感知目標(biāo)邊界的高層視覺機理的認(rèn)識在還處于完善之中。

具有對邊緣的描述性定義，即兩個具有不同灰度的均勻圖像區(qū)域的邊界。也即邊界反映局部的灰度變化。局部邊緣是圖像中局部灰度級以簡單(即單調(diào))的方式做極快變換的小區(qū)域。這利用局部變化可用一定窗口運算的邊緣檢測算子來檢測。邊緣的描述包含以下幾個方面：

(1)邊緣法線方向——在某點灰度變化最劇烈的方向，與邊緣方向垂直；

(2)邊緣方向——與邊緣法線方向垂直，是目標(biāo)邊界的切線方向；

(3)邊緣強度——沿邊緣法線方向圖像局部的變化強度的量度。

一般認(rèn)為沿邊緣方向的灰度變化比較平緩，而邊緣法線方向的灰度變化比較劇烈。圖像上的邊緣點可能對應(yīng)不同的物理意義。