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DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2101-5640-4878
摘 要：随着显示技术发展和人们对大尺寸显示效果要求的提高，无缝拼接显示技术一直是显示领域研究的热点。本文针对国内外有关大屏幕显示无缝拼接技术专利进行统计分析，概览了该领域专利申请的总体情况，在对传统的大屏幕平板显示拼接技术和投影式大屏幕显示拼接技术两方面进行无缝拼接的技术发展进行梳理，总结出无缝拼接技术发展路线，并提出对未来发展方向的预期。
关键词：平板显示 投影 无缝拼接 专利
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（c）-0248-03
A Summary of Patent Technology of Seamless Splicing of Large Screen Display
LIANG Yan TIAN Zhuo
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office， CNIPA， Suzhou， Jiangsu Province， 215000 China）
Abstract： With the development of the display technology and the increasing requirements of the display effect， the seamless tiling display technology becomes the focus of the display field. By searching and analyzing the global patent applications of the seamless tiling display technology， the overall situation of the seamless tiling display technology patent application has been summarized.In the traditional large screen display splicing technology and projection large screen display splicing technology， this paper combs the development of seamless splicing technology， summarizes the development route of large screen display seamless splicing technology， and puts forward the expectation of the future development direction. it is hoped to be helpful for the future development of display industry.
Key Words： FPD; Projection; Seamless splicing; Patent
目前大屏幕拼接显示图像产生拼缝的原因，平板电视和传统的CRT电视主要在于图像边缘边框的宽度;背投影形式的图像拼缝主要是在于屏幕四周固定材料的厚度;目前是市场上较为先进的拼接技术，都无法达到彻底消除物理拼缝，并且实际的光学拼缝比物理拼缝还要大，图像仍然存在被拼接缝隙分割的现象。尽可能减少直至彻底消除图像拼接的物理拼缝和光学拼缝是大屏幕显示拼接研发的方向。
笔者通过检索和分析国内外有关大屏幕显示无缝拼接相关专利，现针对传统的平板显示拼接技术和投影式显示拼接技术两方面，对无缝拼接的技术发展进行梳理，以帮助相关业内人士了解大屏幕显示无缝拼接相关技术。
1 平板显示拼接技术
对于平板显示拼接技术，主要是采用光学遮光来融合图像[1]，或者光学反射，或者采用边缘显示技术，达到消除图像的拼缝，主要为：图像放大法、圖像移动法、几何反射法以及边缘显示法。针对相关专利总结归类如下几种。
首先，利用光纤等导光管的作用构成能起图像放大作用的光管放大板[2]。如1993年由陈建平申请的专利93237919公开了由光导纤维构成的传象束放大面板，其具有放大图像功能，能将子图像放大，组合成一幅完整、无缝隙的大型电视图像。2007年由北京同方瑞博数字技术有限公司申请的专利200710176403公开了一种导光图像放大屏幕，其利用光纤的可弯曲导光的性能，实现了消除视频图像拼接物理拼缝和光学拼缝的效果。
其次，利用了光线通过透镜能改变光线方向的原理，在各拼缝处设置能够改变光路的透镜，采用光学折射方式将图像放大，进而覆盖拼缝。诸如2008年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利200810219683公开了一种LCD无缝拼接显示装置，其按照光路方向，依次设置为准直光束照明的LCD面板、扩散镜、屏幕，或者依次为准直光束照明下的扩散镜、LCD面板、屏幕;通过扩散镜改变光线方向，简便有效地消除拼接缝。
再次，图像平移技术，通过进行图像显示、分离、移动来覆盖拼接缝[3]，如2004年由联想有限公司申请的专利200410091097 和200410091098公开了一种消除拼缝的方法，将光纤向拼缝位置倾斜，使得拼缝被倾斜的光纤覆盖;利用倾斜的光纤将显示的图像向拼缝处平移，从而能够覆盖拼缝位置。或采用斜方棱镜来对图像进行平移，平移的各分割图像在拼缝处重新拼接，再经滤波处理得到原始图像。由夏普株式会社2008年申请的专利200880117235和2009年申请的专利200980123503均在拼缝处设置光学透镜，将边缘光线移至拼缝处。 另外，通过几何反射，将边缘光线进行反射，从视觉上消除拼缝。如2011年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利201110040321，公开了一种消缝装置，具有平面底部和几何反射面，通过安装在拼缝上，几何反射面反射拼缝周围的光线，消除拼缝在视觉上的影响，达到无缝显示的效果。
最后，边缘显示技术[4]，即在显示屏边框或拼接屏拼接处设置显示结构，实现视觉无缝效果。例如，2011年由王勇龙申请的专利201110288327，公开了由若干个显示器拼接而成的显示拼接墙，在各显示器之间的拼缝间隙中设置多个LED，通过控制器控制LED显示与邻近显示器显示图像相匹配的亮度和色彩，来达到无缝拼接的效果。2011年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利201110280049，公开了在LCD拼接系统中，在LCD面板边框处设置光学系统，使得LCD面板图像显示边缘部分得到照度均匀的光斑，中间像素和边缘像素相衔接，完整显示图像。2013年由夏展敏申请的专利201310437834公开了边缘显示于液晶显示集成的方案，通过边缘显示于液晶屏的视频图像相融合，实现无缝显示。2016年由康佳集团股份有限公司申请的专利201610229796公开了在液晶拼接屏的外框中间嵌入LED显示屏，由控制系统控制同步显示画面。2017年由深圳市微阵技术有限公司申请的专利201710245848公开了在拼接显示系统的拼缝处设置显示条，将显示条设置在边框位置，完成视觉无缝的显示系统。
2 投影式大屏幕无缝拼接技术
首先，对于投影式大屏幕拼接显示系统，若要实现无缝拼接效果，需在投影合成之前，对需合成的多幅图像，在拼缝处进行重叠，若不进行处理，会产生重叠部分出现光学“亮带现象”[5]。同时，在投影式大屏幕显示系统中，也会采用光学方式处理来融合，如2001年由哈尼韦尔国际公司申请的专利WO2001US48980，公开了在多个显示装置间的间隙处覆盖多个透镜组件，将影像放大平移，消除拼缝处造成的视觉影响。2004年由广东威创日新电子有限公司申请的专利200420102306，公开了在大尺寸背投影屏幕背面设置相互拼接的菲涅尔透镜，投影机与菲涅尔透镜一一对应，实现无缝拼接大屏幕投影显示。2013年由苏州巨寿智能科技有限公司申请的专利CN201310128054，公开了多台投影光机无缝背投成像的投影幕，成像层复合在菲涅尔镜阵列上，菲涅尔镜阵列复合在导光层上，通过光学方式消除拼缝。
其次，边缘融合技术[6]，通过电子技术处理完成图像的融合。如1996年由姜牧申请的专利96108558，公开了利用数字电子技术预处理视频信号，拼接成无缝的大画面显示器。2007年由北京同方瑞博数字技术有限公司申请的专利CN200710176402，利用图像放大导光屏幕对原视频源的图像进行均匀放大，直到完全覆盖视频源的边框，并将图像放大导光屏幕设置在固定屏幕上，是其拼接时实现屏幕件的直接无缝接触。2008年由上海海事大学申请的专利CN200810032442，公开了利用匹配方法对投影图像进行自动非线性几何校正;利用融合函数对投影图像拼接处的图像进行软件边缘融合;2010年由清投视讯（北京）科技有限公司申请的专利CN201010223372，将要显示的整幅显示内容分割为多个子显示内容，子显示内容的数量等于投影机的数量，各相邻子显示内容间存在重叠区域;对重叠区域的显示内容进行亮度均匀化处理;将各个子显示内容分别用一个投影机同时在大屏幕上进行投影。2014年由湖南华凯文化创意股份有限公司申请的专利201410418170，公开了通过直接获取图像信号源，采用多线程遍历运算，多通道同时处理，提高效率，并进行多种校正处理，确保边缘融合效果。2020年由深圳市大元智能科技有限公司申请的专利202011030065公开通过多面体画面融合设备，对输到各个显示模块的图像进行图像边缘融合处理，达到画面无缝拼接成一体。
软硬件融合技术[7]，即融合了光学遮光融合处理和电子融合处理，通过同时对软硬件综合改进，来得到更优的拼接效果。如2009年由广东创威视讯科技股份有限公司申请的专利CN200910041563、CN200910039102，均在相邻两个屏幕系统间设置菲涅尔透镜，正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内折射和传播，将其引导至拼缝处，从正面射出，消除图像拼缝，实现拼接显示的完整性。2011年由笔特尔（厦门）电子科技有限公司申请的专利CN201110136019，公开了在背投影幕后面设置多个相邻方格状光路校正框，并在其后设置投影机，每个光路校正框后部的框架上還设置反光镜，投影机投出的光线通过反射镜反射到每个光路校正框内边缘之间的背投影幕上。
3 结语
通过对相关无缝拼接技术专利分析，主要方式为平板显示器采用光学结构实现图像放大或者图像平移;边框或拼缝处设置显示条，实现完整显示。投影式则采用边缘融合技术以及结合上述光学形式的软硬融合技术，各项技术总体发展已趋向成熟。但考虑到人们对于高效率、低成本以及更高视觉享受的需求，比如消除拼缝处存在的光斑、校正颜色，提高显示效果，提高拼接精度、投影精度、融合效果以及实时性，提高自动化程度，降低成本等，来满足人们上述需求，均是该领域仍需要研究的方向。
参考文献
[1] 刘剑超，林亚军，汪节，等.基于球带幕的多通道投影拼接融合技术研究[J].电光与控制，2020，27（5）：112-115.
[2] 卿恩光.一种低成本超大尺寸超高清无缝拼接显示屏技术研究[J].信息通信，2019（12）：129-131.
[3] 薛佳乐.图像拼接算法的研究[D].天津：天津理工大学，2018.
[4] 彭建中，甄娟.TFT-LCD彩色滤光片大屏拼接技术[J].科技创新与应用，2017（29）：18-19.
[5] 潘屹.基于安卓平台的全景图像拼接研究与实现[D].长沙：湖南大学，2017.
[6] 黄国伟.基于边缘融合的正投式大屏投影拼接显示系统设计与分析[J].电子技术与软件工程，2016（12）.
[7] 王明宇.基于FPGA的大屏幕多投影无缝拼接系统的设计研究[D].杭州：浙江大学，2015.
摘 要：随着显示技术发展和人们对大尺寸显示效果要求的提高，无缝拼接显示技术一直是显示领域研究的热点。本文针对国内外有关大屏幕显示无缝拼接技术专利进行统计分析，概览了该领域专利申请的总体情况，在对传统的大屏幕平板显示拼接技术和投影式大屏幕显示拼接技术两方面进行无缝拼接的技术发展进行梳理，总结出无缝拼接技术发展路线，并提出对未来发展方向的预期。
关键词：平板显示 投影 无缝拼接 专利
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（c）-0248-03
A Summary of Patent Technology of Seamless Splicing of Large Screen Display
LIANG Yan TIAN Zhuo
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office， CNIPA， Suzhou， Jiangsu Province， 215000 China）
Abstract： With the development of the display technology and the increasing requirements of the display effect， the seamless tiling display technology becomes the focus of the display field. By searching and analyzing the global patent applications of the seamless tiling display technology， the overall situation of the seamless tiling display technology patent application has been summarized.In the traditional large screen display splicing technology and projection large screen display splicing technology， this paper combs the development of seamless splicing technology， summarizes the development route of large screen display seamless splicing technology， and puts forward the expectation of the future development direction. it is hoped to be helpful for the future development of display industry.
Key Words： FPD; Projection; Seamless splicing; Patent
目前大屏幕拼接显示图像产生拼缝的原因，平板电视和传统的CRT电视主要在于图像边缘边框的宽度;背投影形式的图像拼缝主要是在于屏幕四周固定材料的厚度;目前是市场上较为先进的拼接技术，都无法达到彻底消除物理拼缝，并且实际的光学拼缝比物理拼缝还要大，图像仍然存在被拼接缝隙分割的现象。尽可能减少直至彻底消除图像拼接的物理拼缝和光学拼缝是大屏幕显示拼接研发的方向。
笔者通过检索和分析国内外有关大屏幕显示无缝拼接相关专利，现针对传统的平板显示拼接技术和投影式显示拼接技术两方面，对无缝拼接的技术发展进行梳理，以帮助相关业内人士了解大屏幕显示无缝拼接相关技术。
1 平板显示拼接技术
对于平板显示拼接技术，主要是采用光学遮光来融合图像[1]，或者光学反射，或者采用边缘显示技术，达到消除图像的拼缝，主要为：图像放大法、圖像移动法、几何反射法以及边缘显示法。针对相关专利总结归类如下几种。
首先，利用光纤等导光管的作用构成能起图像放大作用的光管放大板[2]。如1993年由陈建平申请的专利93237919公开了由光导纤维构成的传象束放大面板，其具有放大图像功能，能将子图像放大，组合成一幅完整、无缝隙的大型电视图像。2007年由北京同方瑞博数字技术有限公司申请的专利200710176403公开了一种导光图像放大屏幕，其利用光纤的可弯曲导光的性能，实现了消除视频图像拼接物理拼缝和光学拼缝的效果。
其次，利用了光线通过透镜能改变光线方向的原理，在各拼缝处设置能够改变光路的透镜，采用光学折射方式将图像放大，进而覆盖拼缝。诸如2008年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利200810219683公开了一种LCD无缝拼接显示装置，其按照光路方向，依次设置为准直光束照明的LCD面板、扩散镜、屏幕，或者依次为准直光束照明下的扩散镜、LCD面板、屏幕;通过扩散镜改变光线方向，简便有效地消除拼接缝。
再次，图像平移技术，通过进行图像显示、分离、移动来覆盖拼接缝[3]，如2004年由联想有限公司申请的专利200410091097 和200410091098公开了一种消除拼缝的方法，将光纤向拼缝位置倾斜，使得拼缝被倾斜的光纤覆盖;利用倾斜的光纤将显示的图像向拼缝处平移，从而能够覆盖拼缝位置。或采用斜方棱镜来对图像进行平移，平移的各分割图像在拼缝处重新拼接，再经滤波处理得到原始图像。由夏普株式会社2008年申请的专利200880117235和2009年申请的专利200980123503均在拼缝处设置光学透镜，将边缘光线移至拼缝处。 另外，通过几何反射，将边缘光线进行反射，从视觉上消除拼缝。如2011年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利201110040321，公开了一种消缝装置，具有平面底部和几何反射面，通过安装在拼缝上，几何反射面反射拼缝周围的光线，消除拼缝在视觉上的影响，达到无缝显示的效果。
最后，边缘显示技术[4]，即在显示屏边框或拼接屏拼接处设置显示结构，实现视觉无缝效果。例如，2011年由王勇龙申请的专利201110288327，公开了由若干个显示器拼接而成的显示拼接墙，在各显示器之间的拼缝间隙中设置多个LED，通过控制器控制LED显示与邻近显示器显示图像相匹配的亮度和色彩，来达到无缝拼接的效果。2011年由广东威创视讯科技股份有限公司申请的专利201110280049，公开了在LCD拼接系统中，在LCD面板边框处设置光学系统，使得LCD面板图像显示边缘部分得到照度均匀的光斑，中间像素和边缘像素相衔接，完整显示图像。2013年由夏展敏申请的专利201310437834公开了边缘显示于液晶显示集成的方案，通过边缘显示于液晶屏的视频图像相融合，实现无缝显示。2016年由康佳集团股份有限公司申请的专利201610229796公开了在液晶拼接屏的外框中间嵌入LED显示屏，由控制系统控制同步显示画面。2017年由深圳市微阵技术有限公司申请的专利201710245848公开了在拼接显示系统的拼缝处设置显示条，将显示条设置在边框位置，完成视觉无缝的显示系统。
2 投影式大屏幕无缝拼接技术
首先，对于投影式大屏幕拼接显示系统，若要实现无缝拼接效果，需在投影合成之前，对需合成的多幅图像，在拼缝处进行重叠，若不进行处理，会产生重叠部分出现光学“亮带现象”[5]。同时，在投影式大屏幕显示系统中，也会采用光学方式处理来融合，如2001年由哈尼韦尔国际公司申请的专利WO2001US48980，公开了在多个显示装置间的间隙处覆盖多个透镜组件，将影像放大平移，消除拼缝处造成的视觉影响。2004年由广东威创日新电子有限公司申请的专利200420102306，公开了在大尺寸背投影屏幕背面设置相互拼接的菲涅尔透镜，投影机与菲涅尔透镜一一对应，实现无缝拼接大屏幕投影显示。2013年由苏州巨寿智能科技有限公司申请的专利CN201310128054，公开了多台投影光机无缝背投成像的投影幕，成像层复合在菲涅尔镜阵列上，菲涅尔镜阵列复合在导光层上，通过光学方式消除拼缝。
其次，边缘融合技术[6]，通过电子技术处理完成图像的融合。如1996年由姜牧申请的专利96108558，公开了利用数字电子技术预处理视频信号，拼接成无缝的大画面显示器。2007年由北京同方瑞博数字技术有限公司申请的专利CN200710176402，利用图像放大导光屏幕对原视频源的图像进行均匀放大，直到完全覆盖视频源的边框，并将图像放大导光屏幕设置在固定屏幕上，是其拼接时实现屏幕件的直接无缝接触。2008年由上海海事大学申请的专利CN200810032442，公开了利用匹配方法对投影图像进行自动非线性几何校正;利用融合函数对投影图像拼接处的图像进行软件边缘融合;2010年由清投视讯（北京）科技有限公司申请的专利CN201010223372，将要显示的整幅显示内容分割为多个子显示内容，子显示内容的数量等于投影机的数量，各相邻子显示内容间存在重叠区域;对重叠区域的显示内容进行亮度均匀化处理;将各个子显示内容分别用一个投影机同时在大屏幕上进行投影。2014年由湖南华凯文化创意股份有限公司申请的专利201410418170，公开了通过直接获取图像信号源，采用多线程遍历运算，多通道同时处理，提高效率，并进行多种校正处理，确保边缘融合效果。2020年由深圳市大元智能科技有限公司申请的专利202011030065公开通过多面体画面融合设备，对输到各个显示模块的图像进行图像边缘融合处理，达到画面无缝拼接成一体。
软硬件融合技术[7]，即融合了光学遮光融合处理和电子融合处理，通过同时对软硬件综合改进，来得到更优的拼接效果。如2009年由广东创威视讯科技股份有限公司申请的专利CN200910041563、CN200910039102，均在相邻两个屏幕系统间设置菲涅尔透镜，正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内折射和传播，将其引导至拼缝处，从正面射出，消除图像拼缝，实现拼接显示的完整性。2011年由笔特尔（厦门）电子科技有限公司申请的专利CN201110136019，公开了在背投影幕后面设置多个相邻方格状光路校正框，并在其后设置投影机，每个光路校正框后部的框架上還设置反光镜，投影机投出的光线通过反射镜反射到每个光路校正框内边缘之间的背投影幕上。
3 结语
通过对相关无缝拼接技术专利分析，主要方式为平板显示器采用光学结构实现图像放大或者图像平移;边框或拼缝处设置显示条，实现完整显示。投影式则采用边缘融合技术以及结合上述光学形式的软硬融合技术，各项技术总体发展已趋向成熟。但考虑到人们对于高效率、低成本以及更高视觉享受的需求，比如消除拼缝处存在的光斑、校正颜色，提高显示效果，提高拼接精度、投影精度、融合效果以及实时性，提高自动化程度，降低成本等，来满足人们上述需求，均是该领域仍需要研究的方向。
参考文献
[1] 刘剑超，林亚军，汪节，等.基于球带幕的多通道投影拼接融合技术研究[J].电光与控制，2020，27（5）：112-115.
[2] 卿恩光.一种低成本超大尺寸超高清无缝拼接显示屏技术研究[J].信息通信，2019（12）：129-131.
[3] 薛佳乐.图像拼接算法的研究[D].天津：天津理工大学，2018.
[4] 彭建中，甄娟.TFT-LCD彩色滤光片大屏拼接技术[J].科技创新与应用，2017（29）：18-19.
[5] 潘屹.基于安卓平台的全景图像拼接研究与实现[D].长沙：湖南大学，2017.
[6] 黄国伟.基于边缘融合的正投式大屏投影拼接显示系统设计与分析[J].电子技术与软件工程，2016（12）.
[7] 王明宇.基于FPGA的大屏幕多投影无缝拼接系统的设计研究[D].杭州：浙江大学，2015.