【摘 要】
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近年来,视频产业迎来了爆发式的增长,8K-UHD制式也逐步应用于实况转播领域中,然而,一台支持8K分辨率的投影仪不仅价格昂贵,而且画面大小与亮度均受仪器限制,是当前视频投影市场的一大缺憾。因此,如何让人们仅仅花费相对较低的成本,就能够同时拥有超高分辨率、大画面与高亮度的视觉体验,是当前视频投影技术的重要研究方向之一。本文针对以上问题,结合投影融合系统的实际需求,从硬件设计到软件开发,设计了一套基于
【基金项目】
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《数字微镜驱动技术开发》,项目编号:15904-412311-21186；
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近年来,视频产业迎来了爆发式的增长,8K-UHD制式也逐步应用于实况转播领域中,然而,一台支持8K分辨率的投影仪不仅价格昂贵,而且画面大小与亮度均受仪器限制,是当前视频投影市场的一大缺憾。因此,如何让人们仅仅花费相对较低的成本,就能够同时拥有超高分辨率、大画面与高亮度的视觉体验,是当前视频投影技术的重要研究方向之一。本文针对以上问题,结合投影融合系统的实际需求,从硬件设计到软件开发,设计了一套基于FPGA的8K智能投影融合系统。系统主体由上位机、8K智能投影融合硬件平台与激光投影三部分组成。上位机部分完成投影画面的获取、外设的驱动与图像融合的参数计算;8K智能投影融合硬件平台完成视频源像素的获取、存储、分割、插值、变换以及处理后视频画面的输出;激光投影部分包含了4台4K@60Hz,单台亮度为5000流明的激光投影仪,完成一幅亮度为20000流明的完整8K图像投影融合。硬件系统共计2396个电子元件,包含2颗高性能FPGA,12颗高速存储器（8颗DDR4,4颗DDR3）,8颗超高清视频处理器;包含1755个信号网表与8393个电气连接,其中有837根高速信号线,最高传输速率高达2666Mbps;包含12种电源电压与27路供电电源,其中单路最大电流高达26.271A;采用14层PCB结构。在设计过程中,利用理论计算与仿真分析,完美地应对了信号完整性（SI）、电源完整性（PI）与电磁兼容（EMC）的巨大挑战,实现了预期的结果。在硬件系统设计的基础上,使用Verilog语言完成了视频画面的获取、存储、分割、插值、变换与输出,实现了8K视频实时融合处理的逻辑设计;使用Matlab程序,通过摄像头获取当前投影效果,开发图像融合算法,计算融合参数;利用C语言完成超高清视频处理器的驱动编写,最终实现了8K视频实时融合显示。本文为市场提供了一个低成本、超高分辨率、大画面与高亮度的8K智能投影融合系统解决方案,具有实际应用价值。
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