北方高科課堂教學(xué)自動(dòng)錄播系統圖像跟蹤解決

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

　　一 錄播系統中圖像跟蹤方式的現狀及存在的問(wèn)題

　　在自動(dòng)錄播系統中,圖像跟蹤技術(shù)主要包括兩個(gè)方面,教師圖像跟蹤技術(shù)與學(xué)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(dòng)式紅外探測技術(shù)和主動(dòng)式超聲波探測技術(shù)。

　　被動(dòng)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(diǎn)是抗干擾能力較差;教師側身或轉背紅外信號丟失,無(wú)法判斷拍攝方向;拍攝高度無(wú)法自動(dòng)調整;無(wú)法判斷被拍攝對象的距離從而設置出中景、遠景、近景等效果。

　　主動(dòng)式超聲波探測技術(shù)采用將多個(gè)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,根據超聲波接收裝置接收的反射波變化來(lái)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,易出現視頻信號來(lái)回切或攝像機不斷左右擺的誤操作,同時(shí)它無(wú)法判斷被拍攝對象的高度從而自動(dòng)調整攝像機的拍攝高度。

　　2學(xué)生圖像跟蹤技術(shù)：對學(xué)生圖像的跟蹤絕大多數廠(chǎng)商選取了較為簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)按鈕、有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)話(huà)筒等開(kāi)關(guān)方式。每個(gè)按鈕與攝像機的一個(gè)預置位對應;話(huà)筒跟蹤方式是打開(kāi)某個(gè)話(huà)筒開(kāi)關(guān),話(huà)筒發(fā)射紅外光,學(xué)生攝像機被觸發(fā),攝像機采用被動(dòng)式紅外探測技術(shù)跟蹤進(jìn)行拍攝。關(guān)閉話(huà)筒,攝像機返回教師攝像機拍攝方式。

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

　　二一個(gè)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(shí)踐采用“主動(dòng)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(dòng)紅外”

　　所謂“主動(dòng)紅外”是指安裝在錄播教室的多個(gè)紅外發(fā)射裝置,按一定角度主動(dòng)發(fā)射紅外波長(cháng)的光波,由固定在墻上的長(cháng)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,在教室內可形成一個(gè)紅外光的三維空間。教師或學(xué)生在該空間出現和移動(dòng),都會(huì )使紅外接收裝置接收的信號發(fā)生變化,由此啟動(dòng)錄播系統和改變攝像機拍攝方向。

　　2 “空間網(wǎng)格”

　　所謂“空間網(wǎng)格”,簡(jiǎn)單的講就是在系統中將教室變成一個(gè)由若干個(gè)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(gè)紅外接收器組成,每隔10厘米左右一個(gè)。根據人像投影等技術(shù),系統可對其中的目標(教師和學(xué)生)進(jìn)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動(dòng)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(shí)就可設計多個(gè)遠景、近景等平滑變焦的策略,增加了畫(huà)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(gè)教室空間三維網(wǎng)格化,無(wú)論是老師還是學(xué)生,系統都可以準確的感知目標的空間位置,實(shí)現跟蹤“無(wú)盲區”。教師不再限制在講臺上,學(xué)生不再需要按話(huà)筒開(kāi)關(guān)或按鈕,無(wú)論老師走到教室的哪個(gè)位置,無(wú)論學(xué)生在哪個(gè)位置起立回答問(wèn)題,只要空間網(wǎng)格中某個(gè)紅外接收信號有所改變,系統都可以準確的感知,配合合理的策略,可以輕松解決“互動(dòng)”。

　　“主動(dòng)紅外+空間網(wǎng)格”技術(shù)是一項較新的專(zhuān)利技術(shù),較好的解決了當前課堂教學(xué)自動(dòng)錄播系統中教師和學(xué)生的圖像跟蹤問(wèn)題。

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