專利名稱：一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(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)學(xué)生起坐檢測(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)過程中應(yīng)用的日益廣泛，越來越多的 學(xué)校建成或在建電子信息化教室(簡(jiǎn)稱電教室)，電教室不但能進(jìn)行多媒體教學(xué)，還有專人 將教學(xué)過程同步錄制下來，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)生起立回答問題、教師黑板板書、教師講解問題的拍攝，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，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。學(xué)生起坐檢測(cè)方法，提供學(xué)生起坐信號(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)給出學(xué)生起立信號(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，并根 據(jù)學(xué)生的位置遠(yuǎn)近，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)焦；當(dāng)給出學(xué)生坐下信號(hào)的時(shí)候，自動(dòng)導(dǎo)播模塊將視頻信 號(hào)切回教師拍攝機(jī)位。目前學(xué)生起坐檢測(cè)方法，是靠電容壓感的方式，學(xué)生起坐時(shí)，電容接觸傳感器給出 不同的電平信號(hào)，單片機(jī)將信號(hào)翻譯為起坐狀態(tài)，并結(jié)合位置編碼，通過無線模塊，將學(xué)生 起坐信息發(fā)送出去。電容壓感學(xué)生起坐檢測(cè)器，需要改裝學(xué)生的座椅，要經(jīng)常更換檢測(cè)器的 電源，存在著不好維護(hù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種不需要改裝學(xué)生座椅，易于維護(hù)的教學(xué)智能錄 播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(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)學(xué)生起坐檢測(cè)方法， 其創(chuàng)新點(diǎn)于在學(xué)生起立區(qū)域設(shè)置至少兩臺(tái)攝像機(jī)，檢測(cè)的步驟為(a)、圖像采集和標(biāo)定，每個(gè)攝像機(jī)的采集卡均采集一幀視頻，每個(gè)攝像機(jī)均標(biāo)定 學(xué)生起立區(qū)域；(b)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，采用了將運(yùn)動(dòng)部分檢測(cè)出來，以及使用圖像間的減法；(C)、學(xué)生檢測(cè)，包括以下步驟運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、雙攝像機(jī)學(xué)生跟蹤、學(xué)生起坐判 斷；(d)、上報(bào)學(xué)生位置，根據(jù)學(xué)生檢測(cè)的結(jié)果，將學(xué)生的起坐、位置信息上報(bào)給導(dǎo)播模 塊。
所述攝像機(jī)為2個(gè)，所述攝像機(jī)安裝的位置是在第一排學(xué)生前面或者是最后一 排。所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法為背景差分法，所述背景差分法包括背景建模與更新、背景 差分、前景檢測(cè)，所述背景建模與背景更新為背景是指背景圖像，內(nèi)只有靜止物體，內(nèi)無運(yùn) 動(dòng)物體，或運(yùn)動(dòng)物體有運(yùn)動(dòng)模糊，背景建模是指在可能有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像中下，經(jīng)過若干時(shí) 間，得到背景圖像，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法為幀間差分法，所述幀間差分法包括幀間差分、前景檢測(cè)。所述背景建模方法為令Λ"(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，/丨'(U)表示當(dāng)前幀圖像，漸進(jìn)均值濾波背景建?？梢杂萌缦鹿?式表不
權(quán)利要求
1.一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于在學(xué)生起立區(qū)域設(shè)置至少 兩臺(tái)攝像機(jī)，檢測(cè)的步驟為(a)、圖像采集和標(biāo)定，每個(gè)攝像機(jī)的采集卡均采集一幀視頻，每個(gè)攝像機(jī)均標(biāo)定學(xué)生 起立區(qū)域；(b)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，采用了將運(yùn)動(dòng)部分檢測(cè)出來，以及使用圖像間的減法；(C)、學(xué)生檢測(cè)，包括以下步驟運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、雙攝像機(jī)學(xué)生跟蹤、學(xué)生起坐判斷； (d)、上報(bào)學(xué)生位置，根據(jù)學(xué)生檢測(cè)的結(jié)果，將學(xué)生的起坐、位置信息上報(bào)給導(dǎo)播模塊。
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)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于所 述攝像機(jī)為2個(gè)，所述攝像機(jī)安裝的位置是在第一排學(xué)生前面或者是最后一排。
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)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于所 述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法為背景差分法，所述背景差分法包括背景建模與更新、背景差分、前景檢 測(cè)，所述背景建模與背景更新為背景是指背景圖像，內(nèi)只有靜止物體，內(nèi)無運(yùn)動(dòng)物體，或運(yùn) 動(dòng)物體有運(yùn)動(dòng)模糊，背景建模是指在可能有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像中下，經(jīng)過若干時(shí)間，得到背景 圖像。
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)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于所 述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的方法為幀間差分法，所述幀間差分法包括幀間差分、前景檢測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于所 述背景建模方法為令I(lǐng)nb(x,y)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，Inc(x,y)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> 6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于 6a)、所述幀間差分為，表示使用當(dāng)前幀減去上一幀，也可以使用當(dāng)前時(shí)刻前后相鄰若干時(shí)刻幀的圖像，只要使用了當(dāng)前幀與某一幀圖像做減法，均在幀間差分范疇，令I(lǐng)r(x，Y) 代表背景幀圖像，Ic(x, y)表示當(dāng)前幀圖像，Id(x, y)表示差分圖像，差分公式如下 I' d(x，y) = Ic(χ, y)-Ir(x, y) |.6b)、所述前景檢測(cè)為，表示將差分圖像根據(jù)一閾值，劃分為運(yùn)動(dòng)與非運(yùn)動(dòng)像素，運(yùn)動(dòng)二值圖像Ibin(X，y)可以只有0與1，也可以只有0與255，也可以是任意不同的兩個(gè)值組成， 公式如下
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，其特征在于所述學(xué)生檢測(cè)步驟包括學(xué)生運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、學(xué)生跟蹤、學(xué)生起坐判斷；其中，7a)、學(xué)生運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，指搜索Ibin中的連通區(qū)域，連通區(qū)域搜索的方法有輪廓跟蹤法 和投影法等；7b)、學(xué)生跟蹤，一旦檢測(cè)到學(xué)生，就需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行跟蹤，采用如下算法，模板匹配跟蹤算法，就是在當(dāng)前幀查找與參考模板相關(guān)性最大的區(qū)域，相關(guān)性判定有 歸一化互相關(guān)法，最小絕對(duì)值法等，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
全文摘要
本發(fā)明公開了一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)學(xué)生起坐檢測(cè)方法，在學(xué)生起立區(qū)域設(shè)置至少兩臺(tái)攝像機(jī)，檢測(cè)的步驟為圖像采集和標(biāo)定，每個(gè)攝像機(jī)的采集卡均采集一幀視頻，每個(gè)攝像機(jī)均標(biāo)定學(xué)生起立區(qū)域；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，采用了將運(yùn)動(dòng)部分檢測(cè)出來，以及使用圖像間的減法；學(xué)生檢測(cè)，包括以下步驟運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、雙攝像機(jī)學(xué)生跟蹤、學(xué)生起坐判斷；上報(bào)學(xué)生位置，根據(jù)學(xué)生檢測(cè)的結(jié)果，將學(xué)生的起坐、位置信息上報(bào)給導(dǎo)播模塊。本發(fā)明不需要改裝學(xué)生座椅，易于維護(hù)。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102096930SQ20111003234
公開日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