北方高科課堂教學自動錄播系統(tǒng)圖像跟蹤解決方案

    課堂教學自動錄播系統(tǒng)包括諸多高端技術(shù),圖像跟蹤技術(shù)是其主要技術(shù)之一。

    一 錄播系統(tǒng)中圖像跟蹤方式的現(xiàn)狀及存在的問題

    在自動錄播系統(tǒng)中,圖像跟蹤技術(shù)主要包括兩個方面,教師圖像跟蹤技術(shù)與學生圖像跟蹤技術(shù)。

    1 教師圖像跟蹤技術(shù)：當前教師圖像跟蹤技術(shù)主要采用基于信號的探測方式:被動式紅外探測技術(shù)和主動式超聲波探測技術(shù)。

    被動式紅外探測技術(shù)采用將紅外發(fā)射裝置放置在被跟蹤對象身上,接收裝置安放在攝像機旁。缺點是抗干擾能力較差;教師側(cè)身或轉(zhuǎn)背紅外信號丟失,無法判斷拍攝方向;拍攝高度無法自動調(diào)整;無法判斷被拍攝對象的距離從而設(shè)置出中景、遠景、近景等效果。

    主動式超聲波探測技術(shù)采用將多個具有特殊頻率的超聲波發(fā)射和接收裝置安裝在黑板的下方,根據(jù)超聲波接收裝置接收的反射波變化來決定攝像機拍攝的方向。由于超聲波發(fā)射角度偏大,所以拍攝方位的精度不太高,易出現(xiàn)視頻信號來回切或攝像機不斷左右擺的誤操作,同時它無法判斷被拍攝對象的高度從而自動調(diào)整攝像機的拍攝高度。

    2學生圖像跟蹤技術(shù)：對學生圖像的跟蹤絕大多數(shù)廠商選取了較為簡單的無線按鈕、有線或無線話筒等開關(guān)方式。每個按鈕與攝像機的一個預(yù)置位對應(yīng);話筒跟蹤方式是打開某個話筒開關(guān),話筒發(fā)射紅外光,學生攝像機被觸發(fā),攝像機采用被動式紅外探測技術(shù)跟蹤進行拍攝。關(guān)閉話筒,攝像機返回教師攝像機拍攝方式。

    學生手持話筒影響課堂錄像真實感,電池更換不便等外,最大的缺陷是上課時學生好奇不斷亂按按鈕或話筒打開忘了關(guān),噪聲和圖像會不斷干擾正常的課堂錄像。在以往的課堂錄像中多數(shù)都需進行課后補錄,并重新編輯,給課堂教學錄播帶來極大不便。

    二一個較好的解決方案

    以上提到的圖像跟蹤技術(shù)或多或少存在缺陷,經(jīng)研究和實踐采用“主動紅外+空間網(wǎng)格”技術(shù)是當前較好的解決方案之一。

    1 “主動紅外”

    所謂“主動紅外”是指安裝在錄播教室的多個紅外發(fā)射裝置,按一定角度主動發(fā)射紅外波長的光波,由固定在墻上的長條型紅外光接收裝置接收該光波信號。由于紅外發(fā)射裝置安裝的高度和位置不同,在教室內(nèi)可形成一個紅外光的三維空間。教師或?qū)W生在該空間出現(xiàn)和移動,都會使紅外接收裝置接收的信號發(fā)生變化,由此啟動錄播系統(tǒng)和改變攝像機拍攝方向。

    2 “空間網(wǎng)格”

    所謂“空間網(wǎng)格”,簡單的講就是在系統(tǒng)中將教室變成一個由若干個矩形網(wǎng)格組成的三維空間。安裝在墻上的紅外接收條裝置是由多個紅外接收器組成,每隔10厘米左右一個。根據(jù)人像投影等技術(shù),系統(tǒng)可對其中的目標(教師和學生)進行準確的空間網(wǎng)格定位,包括上下、左右及前后。上下、左右決定攝像機云臺的轉(zhuǎn)動方向,前后則可以支持攝像機鏡頭的推、拉。這樣空間網(wǎng)格劃分,在錄播時就可設(shè)計多個遠景、近景等平滑變焦的策略,增加了畫面的景別變化,提升了錄制效果。

    空間網(wǎng)格技術(shù)是將整個教室空間三維網(wǎng)格化,無論是老師還是學生,系統(tǒng)都可以準確的感知目標的空間位置,實現(xiàn)跟蹤“無盲區(qū)”。教師不再限制在講臺上,學生不再需要按話筒開關(guān)或按鈕,無論老師走到教室的哪個位置,無論學生在哪個位置起立回答問題,只要空間網(wǎng)格中某個紅外接收信號有所改變,系統(tǒng)都可以準確的感知,配合合理的策略,可以輕松解決“互動”。

    “主動紅外+空間網(wǎng)格”技術(shù)是一項較新的專利技術(shù),較好的解決了當前課堂教學自動錄播系統(tǒng)中教師和學生的圖像跟蹤問題。

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