北方高科课堂教学自动录播系统图像跟踪解决

　　课堂教学自动录播系统包括诸多高端技术,图像跟踪技术是其主要技术之一。

　　一 录播系统中图像跟踪方式的现状及存在的问题

　　在自动录播系统中,图像跟踪技术主要包括两个方面,教师图像跟踪技术与学生图像跟踪技术。

　　1 教师图像跟踪技术：当前教师图像跟踪技术主要采用基于信号的探测方式:被动式红外探测技术和主动式超声波探测技术。

　　被动式红外探测技术采用将红外发射装置放置在被跟踪对象身上,接收装置安放在摄像机旁。缺点是抗干扰能力较差;教师侧身或转背红外信号丢失,无法判断拍摄方向;拍摄高度无法自动调整;无法判断被拍摄对象的距离从而设置出中景、远景、近景等效果。

　　主动式超声波探测技术采用将多个具有特殊频率的超声波发射和接收装置安装在黑板的下方,根据超声波接收装置接收的反射波变化来决定摄像机拍摄的方向。由于超声波发射角度偏大,所以拍摄方位的精度不太高,易出现视频信号来回切或摄像机不断左右摆的误操作,同时它无法判断被拍摄对象的高度从而自动调整摄像机的拍摄高度。

　　2学生图像跟踪技术：对学生图像的跟踪绝大多数厂商选取了较为简单的无线按钮、有线或无线话筒等开关方式。每个按钮与摄像机的一个预置位对应;话筒跟踪方式是打开某个话筒开关,话筒发射红外光,学生摄像机被触发,摄像机采用被动式红外探测技术跟踪进行拍摄。关闭话筒,摄像机返回教师摄像机拍摄方式。

　　学生手持话筒影响课堂录像真实感,电池更换不便等外,最大的缺陷是上课时学生好奇不断乱按按钮或话筒打开忘了关,噪声和图像会不断干扰正常的课堂录像。在以往的课堂录像中多数都需进行课后补录,并重新编辑,给课堂教学录播带来极大不便。

　　二一个较好的解决方案

　　以上提到的图像跟踪技术或多或少存在缺陷,经研究和实践采用“主动红外+空间网格”技术是当前较好的解决方案之一。

　　1 “主动红外”

　　所谓“主动红外”是指安装在录播教室的多个红外发射装置,按一定角度主动发射红外波长的光波,由固定在墙上的长条型红外光接收装置接收该光波信号。由于红外发射装置安装的高度和位置不同,在教室内可形成一个红外光的三维空间。教师或学生在该空间出现和移动,都会使红外接收装置接收的信号发生变化,由此启动录播系统和改变摄像机拍摄方向。

　　2 “空间网格”

　　所谓“空间网格”,简单的讲就是在系统中将教室变成一个由若干个矩形网格组成的三维空间。安装在墙上的红外接收条装置是由多个红外接收器组成,每隔10厘米左右一个。根据人像投影等技术,系统可对其中的目标(教师和学生)进行准确的空间网格定位,包括上下、左右及前后。上下、左右决定摄像机云台的转动方向,前后则可以支持摄像机镜头的推、拉。这样空间网格划分,在录播时就可设计多个远景、近景等平滑变焦的策略,增加了画面的景别变化,提升了录制效果。

　　空间网格技术是将整个教室空间三维网格化,无论是老师还是学生,系统都可以准确的感知目标的空间位置,实现跟踪“无盲区”。教师不再限制在讲台上,学生不再需要按话筒开关或按钮,无论老师走到教室的哪个位置,无论学生在哪个位置起立回答问题,只要空间网格中某个红外接收信号有所改变,系统都可以准确的感知,配合合理的策略,可以轻松解决“互动”。

　　“主动红外+空间网格”技术是一项较新的专利技术,较好的解决了当前课堂教学自动录播系统中教师和学生的图像跟踪问题。

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