单片机在视频拼接矩阵上的应用与设计_开题报告

文献综述

随着科技的发展和社会的不断进步，人们的生活水平也不断的提高，显示屏的视频内容也不断的丰富，内容更新的频率也越来越快，显示的场景也不仅仅再局限于室内，而是室内外都有着巨大的需求。之前单一的显示效果和单一的显示屏远远不能满足现在的需求，因此需要显示效果更新更快，显示从单一的显示屏向多屏拼接显示提出了更高的要求。

现在各种媒体信息大多以精美的画面和丰富的视频信息为使用者提供方便。显示器的物理尺寸也不断被要求扩大其显示面积，但随着显示器物理尺寸的变大，桌面显示的极限也限制了人们的视觉感受。所以应该在不增加显示器尺寸的同时，满足人们对丰富视频画面的需求。本^范文基于以上考虑提出了一种基于FPGA芯片的数字视频显示器扩展拼接的设计，即通过扩展计算机控制显卡的单个输出显示到多台显示器上，达到呈现更多更丰富视频信息的显示效果和目的。 同时通过扩展PC显卡的单个输出显示到两台或多台显示器上，使普通单台PC不经过任何软件或硬件更改即可实现多屏显示效果，由于采用的是视频解码芯片该系统由以下几部分组成：FPGA数字视频芯片最小系统、数据采集A/D—D/A转换模块、数据输出D/A模块、HDMI接口模块。设计首先采用液晶显示屏视频集成芯片采集数字和模拟视频信号，再经过FPGA视频解码芯片进行数据处理，并通过视频解码集成芯片把模拟信号转为数字信号，再经过HDMI连接到显示器上，达到两屏或多屏矩阵显示的效果。最终实现多屏显示，同时通过MCU单片机控制多种端口和网络视频输入及任意单个输出接口，既支持多种输入方式，单通道或多通道同时输出的效果，从而实现视频拼接矩阵的显示效果。长期以来，视频拼接矩阵一直不能很好的解决信号时间同步、显示灰度、信号长距离传输等问题，导致信号非线性严重失真，从而影响了视频显示的效果，制约了该行业的快速发展。 本^范文主要研究对象为通过DSP技术在设计中实现并解决显示高清效果和避免减少信号严重失真等问题对这一课题进行研究。

国内研究现状：

随着我国经济和城市的发展，现代化程度不断提高，对各种显示内容的要求也随之增加，但是由于显示屏幕尺寸的限制，无法满足大尺寸多内容的显示要求，为了满足这一需求需要多屏幕拼接在一起才能达到大尺寸多广角的显示效果，即通过视频图像拼接，其中视频图像拼接是基于图像拼接来完成的，而图像拼接的关键是要突破图像拼接技术进行无缝拼接。随着经济的发展，国内对视频拼接矩阵运用范围也越来越广，例如采用视频矩阵来进行安防监控、画面显示、教学使用等，运用视频拼接矩阵才能满足各种场景的需求。

目前国内视频矩阵存在的问题有以下几点；图像分辨率和质量不高，视频接口和视频编码算法没有形成统一的标准，模拟视频矩阵还占据市场主流阻碍数字化视频矩阵的发展，亟待解决的问题 由标准清晰度向高清晰度转变，由模拟视频信号向数字视频信号过渡，由信号制式的转变和相应设备的发展升级及更新换代的变化。

国外研究现状： 

早期，由于单片机技术的限制，受制了图像拼接技术的发展，前期拼接尺寸小，显示效果差，后期随着计算机技术和自动化控制技术的不断发展，图像算法拼接技术得到了极大的发展，拼接效果有了质的提高，每帧图像刷新率高，显示更加细腻，拼接屏幕显示效果大大的提高。同时国外的科研机构和企业都在研究更加先进的图像算法和软件系统，从而得到更逼真的显示效果，例如国外的徕卡图像算法，使图像效果更加逼真。

由于国内的图像拼接技术起步比较晚，在与国外的研究有一定的差距，但是也取得了一些很好的研究成果，图像视频拼接技术无论是国内还是国外，其核心的问题依然是图像的算法配准问题，同时随着科技的不断发展和进步，科研人员依然希望能够找出更加高效、准确的拼接算法。目前，视频矩阵不仅仅是单一信号切换的独立产品，而是融入到整个集成系统中，这就需要视频矩阵具有完善的网络化控制方式，所以视频矩阵网络集成化管理是必然趋势和当下发展的最大机遇和挑战。

：引文绪论

      1.1视频拼接矩阵研究的背景和实际意义

      1.2视频拼接矩阵在国内外的发展及前景状况

:单片机的功能及使用

      2.1单片机的简要概述

      2.2单片机的特点及应用

      2.2.1单片机的特点

      2.2.2单片机的应用领域

      2.2.3单片机的详细参数及说明

 单片机在视频拼接矩阵上的原理与设计

      3.1单片机STM32方案

3.3.1视频解码原理及设计

      3.2单片机在视频拼接矩阵的上的硬件设计

        3.2.1视频输入和解码芯片的设计原理

       3.3.2系统工作原理过程

     

  单片机在矩阵上的设计

      4.1 单片机控制软件系统

      4.2 电路设计流程

      4.3 矩阵显示效果流程图

  结论

  参考文献

[1] 张贤达 《矩阵分析与应用》 第2版 [M] 北京：清华大学出版社. 2013-01

[2] 武奇生 《基于ARM的单片机应用及实践：SMT32案例式教学》 [M] 机械工业出版社 2014-06

[3]高锋《单片微型计算机原理与接口技术》,第三版 [M]

 北京：科学出版社. 2015:01

[4]顾波 《单片机技术基础及应用》 [M] 北京：中国电力出版社. 2011,01,01

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[9]陈慧，刘举平《单片微机原理及应用基础教程》，[M] 北京：化学工业出版社.2017:01-01

[10]刘衍琦《MATLAB图像与视频处理实用案例详解》, [M] 电子工业出版社2015：01-01 

致谢。