專(zhuān)利名稱(chēng)：一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，適用于現(xiàn)代信息化教 室、智能課堂教學(xué)錄播系統(tǒng)、精品課程錄制、交互式教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)。
背景技術(shù)：
隨著教育信息化的發(fā)展，多媒體課件在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用的日益廣泛，越來(lái)越多的 學(xué)校建成或在建電子信息化教室(簡(jiǎn)稱(chēng)電教室)，電教室不但能進(jìn)行多媒體教學(xué)，還有專(zhuān)人 將教學(xué)過(guò)程同步錄制下來(lái)，形成學(xué)校課堂教學(xué)錄像。目前的課堂教學(xué)錄像，不但有課件拍 攝，還有學(xué)生起立回答問(wèn)題、教師黑板板書(shū)、教師講解問(wèn)題的拍攝，因?yàn)榕臄z角度的不同，勢(shì) 必需要多個(gè)機(jī)位攝像機(jī)參與拍攝，多機(jī)位的拍攝需要有導(dǎo)播來(lái)完成各攝像機(jī)之間的鏡頭轉(zhuǎn) 場(chǎng)、特技等現(xiàn)場(chǎng)編輯，這就需要眾多的攝像人員和一位導(dǎo)播員。隨著國(guó)家“精品課程”建設(shè) 項(xiàng)目推廣，以及傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)估、示范課錄制、教學(xué)觀摩、遠(yuǎn)程教學(xué)等建設(shè)，無(wú)一不需要課堂 教學(xué)錄像，為了將管理電教室的教師從繁重的錄播任務(wù)解放出來(lái)，自動(dòng)錄播系統(tǒng)出現(xiàn)了，能 夠自動(dòng)進(jìn)行多機(jī)位拍攝，自動(dòng)導(dǎo)播，錄像錄制和教師講課同步進(jìn)行，課結(jié)束了，多媒體課堂 教學(xué)錄像自動(dòng)完成了。教師位置檢測(cè)方法，提供教師在教室不同位置的信號(hào)給教學(xué)智能錄播系統(tǒng)，供自 動(dòng)導(dǎo)播模塊進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)播。當(dāng)給出教師在講臺(tái)上信號(hào)的時(shí)候，自動(dòng)導(dǎo)播模塊將視頻信號(hào)切 換到教師拍攝機(jī)位；當(dāng)給出教師在講臺(tái)上走動(dòng)信號(hào)的時(shí)侯，自動(dòng)導(dǎo)播模塊驅(qū)動(dòng)教師機(jī)位攝 像機(jī)進(jìn)行平移轉(zhuǎn)動(dòng)，使教師始終在畫(huà)面的中央位置；當(dāng)給出教師走下講臺(tái)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)導(dǎo)播 模塊將視頻信號(hào)切換到學(xué)生拍攝機(jī)位；當(dāng)給出教師走上講臺(tái)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)導(dǎo)播模塊將視頻 信號(hào)切換到教師拍攝機(jī)位。目前的教師位置檢測(cè)方法，有基于光學(xué)紅外發(fā)光陣列定位、主動(dòng)式超聲波探測(cè)技 術(shù)、教師佩戴發(fā)射器定位技術(shù)、基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的多通道融合技術(shù)等方法。其中基于光學(xué)紅外 發(fā)光陣列定位方法是在黑板的下方，安裝一系列的光學(xué)發(fā)光陣列，在教師后方，安裝有教師 定位儀，通過(guò)判斷教師遮擋發(fā)光陣列的位置來(lái)定位教師所在的位置。主動(dòng)式超聲波探測(cè)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(jù)超聲波接收裝置接收的反射波變化來(lái)決定教師所在的方位。教師佩戴 發(fā)射器定位技術(shù)，由接收器來(lái)判定教師的位置。基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的多通道融合技術(shù)，通過(guò)多特 征融合來(lái)進(jìn)行教師定位，其核心部分是運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)將圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別 技術(shù)應(yīng)用到教師定位中?；诠鈱W(xué)紅外發(fā)光陣列定位缺點(diǎn)是只能得到教師的方位角，不能獲得教師到教師 拍攝機(jī)位的距離，無(wú)法探測(cè)其是否在講臺(tái)。主動(dòng)式超聲波探測(cè)技術(shù)，長(zhǎng)時(shí)間在超聲波輻射 中，對(duì)人體健康有一定影響。教師佩戴發(fā)射器定位技術(shù)的缺點(diǎn)是抗干擾能力較差，教師側(cè)身 或轉(zhuǎn)背信號(hào)丟失，無(wú)法判斷拍攝方向?；谶\(yùn)動(dòng)檢測(cè)的多通道融合技術(shù)需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)人像 的彩色特征提取，跟蹤結(jié)果對(duì)于人像陰影和光線變化敏感，缺點(diǎn)是不魯棒。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種不但能檢測(cè)教師的方位角，還能獲得教師是否 在講臺(tái)的教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方 法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于其步驟包括，1)圖像采集和標(biāo)定模塊使用視頻采集卡，采集一幀圖像；標(biāo)定一閉合多邊形內(nèi) 為講臺(tái)區(qū)域；2)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過(guò)背景建模與更新、背景差分、幀間差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合 并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；3)教師檢測(cè)包括通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與大小判定確定教師位置；4)教師跟蹤檢測(cè)到教室后，對(duì)教師進(jìn)行跟蹤；5)上報(bào)教師位置將教師位置上報(bào)給導(dǎo)播系統(tǒng)。所述圖像采集和標(biāo)定模塊是通過(guò)講臺(tái)上方屋頂約3米X7米范圍內(nèi)的攝像頭采集 圖像。所述背景建模與背景更新的方法為令/Γ(Χ，力代表背景幀圖像，初始化為第一 幀，η表示當(dāng)前時(shí)刻，(x,y)代表像素的位置，C(U)表示當(dāng)前幀圖像，漸進(jìn)均值濾波背景建 ?？梢杂萌缦鹿奖硎?br> 權(quán)利要求
1.一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于其步驟包括，1)圖像采集和標(biāo)定模塊使用視頻采集卡，采集一幀圖像；標(biāo)定一閉合多邊形內(nèi)為講 臺(tái)區(qū)域；2)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過(guò)背景建模與更新、背景差分、幀間差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合并進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；3)教師檢測(cè)包括通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與大小判定確定教師位置；4)教師跟蹤檢測(cè)到教室后，對(duì)教師進(jìn)行跟蹤；5)上報(bào)教師位置將教師位置上報(bào)給導(dǎo)播系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于 所述圖像采集和標(biāo)定模塊是通過(guò)講臺(tái)上方屋頂3米X7米范圍內(nèi)的攝像頭采集圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于 所述背景建模與背景更新的方法為令廠(X，力代表背景幀圖像，初始化為第一幀，η表示當(dāng) 前時(shí)刻，(x，y)代表像素的位置，《(U)表示當(dāng)前幀圖像，漸進(jìn)均值濾波背景建模可以用如 下公式表示
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于 所述教師檢測(cè)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)是指搜索Ibin中的連通區(qū)域，當(dāng)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)大于一 定大小時(shí)，認(rèn)為在講臺(tái)上有教師。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于 所述教師跟蹤算法為模板匹配算法令T(X' , y')為模板圖像，I (X，y)為當(dāng)前幀圖像， R(x, y)為相關(guān)系數(shù)，則歸一化互相關(guān)法公式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其特征在于 所述教師跟蹤算法為均值平移跟蹤算法，令Y1為當(dāng)前幀目標(biāo)位置，％為上一幀目標(biāo)位置，h 為目標(biāo)大小，Xi為目標(biāo)內(nèi)部像索的位置，Wi為該像素的權(quán)重，g為核函數(shù)，則均值平移跟蹤算 法可以用下式概括
全文摘要
一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師位置檢測(cè)方法，其步驟包括，1)圖像采集和標(biāo)定模塊使用視頻采集卡，采集一幀圖像；標(biāo)定一閉合多邊形內(nèi)為講臺(tái)區(qū)域；2)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過(guò)背景建模與更新、背景差分、幀間差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；3)教師檢測(cè)包括通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與大小判定確定教師位置；4)教師跟蹤檢測(cè)到教室后，對(duì)教師進(jìn)行跟蹤；5)上報(bào)教師位置將教師位置上報(bào)給導(dǎo)播系統(tǒng)。本發(fā)明不但能檢測(cè)教師的方位角，還能獲得教師教師是否在講臺(tái)。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102096929SQ201110032328
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者吳柯維, 王鳳宇, 許松濤, 賈子杰, 魏周朝 申請(qǐng)人:吳柯維, 王鳳宇, 許松濤, 賈子杰, 魏周朝