本發(fā)明涉及信息技術領域，具體涉及一種教育云課實景圖生成方法和裝置。

背景技術：

目前，社會經濟的快速發(fā)展，科技的快速進步，人們的生活方式已經發(fā)生了改變。傳統(tǒng)的教育方式也逐漸被新生的教育方式所改變，教育信息化的發(fā)展使得人們可以走出教室，在遠程的任意地方，就可以自由的選擇需要學習的內容進行學習。

教育信息化是信息技術與教育教學過程的全面深度結合，而不單單是把信息技術作為一種工具，信息技術要和教育教學的日常行為、日常工作緊密結合起來，才能真正的發(fā)揮信息技術在改進教育教學思想、創(chuàng)新教育教學方法和提高教育教學質量方面的作用。

然而，實現遠程教育需要有大量的教育內容作為基礎，尤其是針對專業(yè)性較強的幼兒園教育培訓服務，都需要有專業(yè)的培訓內容，這些專業(yè)的培訓內容需要進行前期的錄制，錄制的內容和效果直接影響到幼兒教師培訓后的教學水平?，F有的遠程教學系統(tǒng)大都采用固定采集音視頻的方式實現，而且錄制時實景無法針對教學老師的行動進行追蹤和調整，即使能夠實現追蹤和調整也僅僅是基于教學老師的粗略定位位置來調整，不針對具體的高度、角度、速度等多參數來進行調整，錄制后實景圖效果不佳，遠程學習觀看影響體驗差，教學質量不高。并且幼兒園教育培訓時往往需要大范圍移動示范，現有的錄制設備無法滿足大視場，會出現較大盲區(qū)或通過遠距離的錄制采集，實際學習觀看時可能出現無法看清培訓內容(例如具體的操作)，培訓效率低。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，為幼兒教師師訓管理提供平臺，實現對幼兒教師工作的培訓，實現教學視頻在線觀看。幼兒教師通過免費注冊登錄后，可以隨時隨地接受自主在線培訓、面對面互動、資源共享等服務，通過優(yōu)化設計的裝置，實時的根據教學老師的行為動作進行調整，從而實現高質量教育云課實景圖的錄制的教育云課實景圖生成方法和裝置。

本發(fā)明提供了一種教育云課實景圖生成方法，依次包括如下步驟：

(1)在實景房間的一側墻面上，設置主拍攝裝置，并且以主攝像裝置為圓心o建立直角坐標系，圓心o點位于墻面的中心位置處；

(2)在同一墻面上，距離主拍攝裝置水平方向上的長度為l的位置處，分別設置有第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置；

(3)教學老師佩戴所述追蹤裝置，將追蹤裝置放置于圓心o處進行初始校準；

(4)利用加速度計、陀螺儀和高度計實時的測量追蹤裝置的速度信息、角度信息和高度信息，經微處理器處理后，通過無線通訊器發(fā)送至無線接收器進行接收；

(5)無線收發(fā)機實時接收來自無線通訊器發(fā)送的速度信息、角度信息和高度信息后，利用控制處理器進行計算，基于前一時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息與當前時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息，得到追蹤裝置的方位變化值a；

(6)利用前一時刻和后一時刻的速度值得到速度差值△v，確定調整系數b；

(7)根據主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置的性能設置單元調整時間t，利用調整系數b與單元調整時間t相乘就得到此次的調整時間；

(8)基于方位變化值a，利用控制處理器控制驅動單元在步驟(7)中得到的調整時間內以均速控制調整主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置完成視場方位的調整，生成教育云課實景圖。

優(yōu)選地，步驟(2)中l(wèi)的取值使得第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置分別與主拍攝裝置具有45％的疊加視場。

優(yōu)選地，步驟(8)生成教育云課實景圖具體通過主拍攝裝置拍攝的實景圖中的部分，與第一輔助拍攝裝置和/或第二輔助拍攝裝置拍攝的實景圖中的部分進行圖像拼接得到。

優(yōu)選地，步驟(8)中視場方位的調整包括主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置在豎直方向的位置調整和/或主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置拍攝角度的調整。

優(yōu)選地，拍攝角度的調整為利用搭載云臺來實現調整，或者直接通過改變鏡頭方向來實現調整。

優(yōu)選地，視場方位的調整為主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置的同步調整。

本發(fā)明還提供了一種教育云課實景圖生成裝置，包括在實景房間的一側墻面上，設置的主拍攝裝置，以及距離主拍攝裝置水平方向上的長度為l的位置處分別設置的第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置，以及無線收發(fā)機、驅動單元和控制處理器，其中控制處理器分別連接無線收發(fā)機、驅動單元、主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置；

還包括追蹤裝置，其中追蹤裝置包括加速度計、陀螺儀、高度計、無線通訊器和微處理器，微處理器分別與加速度計、陀螺儀、高度計、無線通訊器連接；

其中:

無線收發(fā)機用于實時接收來自無線通訊器發(fā)送的速度信息、角度信息和高度信息；

控制處理器用于對接收到的速度信息、角度信息和高度信息進行計算，通過前一時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息與當前時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息，得到追蹤裝置的方位變化值a，并且利用前一時刻和后一時刻的速度值得到速度差值△v，確定調整系數b，基于調整系數b與單元調整時間t相乘得到此次的調整時間段，控制驅動單元在調整時間段內以均速控制調整主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置完成視場方位的調整。

優(yōu)選地，主拍攝裝置具有比第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置大的拍攝視場。

優(yōu)選地，第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置分別與主拍攝裝置具有45％的疊加視場。

優(yōu)選地，主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置為高清攝像裝置。

本發(fā)明的教育云課實景圖生成方法和裝置，可以實現：

1)不需要人工攝像，可以自動化精確的追蹤教學老師的行為動作，精細化的控制拍攝裝置拍攝教學資料；

2)實現高質量教育云課實景圖的錄制，圖像拼接去除錄像盲區(qū)，不需要改變拍攝放大或縮小倍率的情況下，實現高清呈現；

3)根據調整系數b均速調整攝像裝置，避免拖影等干擾，使得拍攝圖像更加清晰。

附圖說明

圖1為實景房間俯視圖

圖2為實景房間墻面的正視圖

圖3為追蹤裝置的結構示意圖

圖4為教育云課實景圖生成裝置拍攝端結構示意圖

圖5為教育云課實景圖生成方法流程圖

具體實施方式

下面詳細說明本發(fā)明的具體實施，有必要在此指出的是，以下實施只是用于本發(fā)明的進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域技術熟練人員根據上述本發(fā)明內容對本發(fā)明做出的一些非本質的改進和調整，仍然屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提供了一種教育云課實景圖生成方法和裝置，如圖1所示，在實景房間的一側墻面上，設置主拍攝裝置2，并且以主攝像裝置2為圓心o建立直角坐標系。圖2為墻面的正視圖，圓心o點位于墻面的中心位置處，在同一墻面上，距離主拍攝裝置2水平方向上的長度為l的位置處，分別設置有第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3，l的長度可以根據實際的實景房間的墻面長度進行選擇，優(yōu)選地l的取值使得第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3分別與主拍攝裝置2具有45％的疊加視場。主拍攝裝置2作為教育云課實景圖的主要拍攝裝置，具有比得第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3大的拍攝視場。如圖1所示，如果僅僅使用主拍攝裝置2進行拍攝的話，則會出現盲區(qū)a和b，那么可以利用第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3的拍攝進行補償，通過第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3拍攝實景圖中盲區(qū)a和b部分，將主拍攝裝置2拍攝的實景圖中的部分和第一輔助拍攝裝置1和第二輔助拍攝裝置3拍攝實景圖中盲區(qū)a和b部分進行圖像拼接，這樣可以保證不改變放大圖像拍攝倍數的情況下，全方位的覆蓋整個實景圖，使得拍攝的實景圖質量更優(yōu)。

傳統(tǒng)的拍攝裝置是直接根據人的位置直接進行拍攝，這種方式雖然可以實時的跟蹤，但是無法依據人物的細節(jié)動作進行拍攝角度和位置的調整，這樣拍攝的效果就會大打折扣，例如人物的位置不變，但是動作發(fā)生了變化，拍攝的角度會發(fā)生變化，而此時由于攝像裝置沒有進行調整，使得拍攝的畫面中的重要部分可能會遮擋。

因此，本發(fā)明中教學老師還佩戴追蹤裝置，追蹤裝置的結構如圖3所示，包括慣性元件加速度計、陀螺儀和高度計，并且分別與微處理器連接，微處理器還連接無線通訊器。首先，需要將追蹤裝置放置于圓心o處進行初始校準，校準后就可以利用加速度計、陀螺儀和高度計實時的測量追蹤裝置的位置信息。傳統(tǒng)的加速度計、陀螺儀和高度計通常用來測量實時的速度信息、角度信息和高度信息，利用這些信息直接得到此處的位置。而本發(fā)明利用加速度計、陀螺儀和高度計依然用來測量教學老師的實時的速度信息、角度信息和高度信息，但是不需要利用這些信息得到教學老師的位置信息，而是直接將這些參數進行測量后通過微處理器進行處理后，通過無線通訊器發(fā)送至無線接收器進行接收。如圖4所示，控制處理器分別連接無線收發(fā)機、驅動單元、主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3，無線收發(fā)機實時接收來自無線通訊器發(fā)送的速度信息、角度信息和高度信息后，通過控制處理器進行計算，通過前一時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息與當前時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息，得到追蹤裝置的方位變化值a，并且利用前一時刻和后一時刻的速度值得到速度差值△v，確定調整系數b。

如圖2所示，主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3在豎直方向上可以移動，并且主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3的拍攝角度也可以進行調整，具體的調整方式可以利用搭載云臺來實現，或者直接通過改變鏡頭方向來實現。那么根據得到的方位角度變化值a就可以實時的調整主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3的視場方位，從而實時的錄制，生成教育云課實景圖。需要注意的是，在實時調整的過程中，調整變化的快慢程度，即實時的調整主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3的視場方位的時間如果選擇不當，則會出現拖影等現象，因此本發(fā)明還涉及了優(yōu)化的視場調整時間來去除可能出現的拖影等現象。具體的，根據主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3的性能設置單元調整時間t，利用前一時刻和后一時刻的速度值得到速度差值△v確定的調整系數b與單元調整時間t相乘就可以得到此次的調整時間段，從而利用控制處理器控制驅動單元在調整時間段內以均速控制調整主攝像裝置2、第一輔助拍攝裝置1和第二拍攝裝置3完成視場方位的調整，生成教育云課實景圖。

教育云課實景圖的內容可能涉獵不同的主題，例如新聞熱點、課程體系、熊孩子系列、家園圈、資料中心、活動中心等多個板塊，例如資料中心可以為廣大幼兒教師提供了關于園所管理、教學活動、戶外活動、家園共育、一日生活等文檔資源，而活動中心則可以是優(yōu)秀示范課等相關內容視頻。

下面，進一步的說明本發(fā)明教育云課實景圖生成方法的具體流程，依次包括如下步驟：

(1)在實景房間的一側墻面上，設置主拍攝裝置，并且以主攝像裝置為圓心o建立直角坐標系，圓心o點位于墻面的中心位置處；

(2)在同一墻面上，距離主拍攝裝置水平方向上的長度為l的位置處，分別設置有第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置，l的取值使得第一輔助拍攝裝置和第二輔助拍攝裝置分別與主拍攝裝置具有45％的疊加視場；

(3)教學老師佩戴所述追蹤裝置，將追蹤裝置放置于圓心o處進行初始校準；

(4)利用加速度計、陀螺儀和高度計實時的測量追蹤裝置的速度信息、角度信息和高度信息，經微處理器處理后，通過無線通訊器發(fā)送至無線接收器進行接收；

(5)無線收發(fā)機實時接收來自無線通訊器發(fā)送的速度信息、角度信息和高度信息后，利用控制處理器進行計算，基于前一時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息與當前時刻接收到的速度信息、角度信息和高度信息，得到追蹤裝置的方位變化值a；

(6)利用前一時刻和后一時刻的速度值得到速度差值△v，確定調整系數b；

(7)根據主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置的性能設置單元調整時間t，利用調整系數b與單元調整時間t相乘就得到此次的調整時間；

(8)基于方位變化值a，利用控制處理器控制驅動單元在步驟(7)中得到的調整時間內以均速控制調整主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置完成視場方位的調整，生成教育云課實景圖。其中生成教育云課實景圖具體通過主拍攝裝置拍攝的實景圖中的部分，與第一輔助拍攝裝置和/或第二輔助拍攝裝置拍攝的實景圖中的部分進行圖像拼接得到，并且視場方位的調整包括主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置在豎直方向的位置調整和/或主攝像裝置、第一輔助拍攝裝置和第二拍攝裝置拍攝角度的調整。

盡管為了說明的目的，已描述了本發(fā)明的示例性實施方式，但是本領域的技術人員將理解，不脫離所附權利要求中公開的發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以在形式和細節(jié)上進行各種修改、添加和替換等的改變，而所有這些改變都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍，并且本發(fā)明要求保護的產品各個部門和方法中的各個步驟，可以以任意組合的形式組合在一起。因此，對本發(fā)明中所公開的實施方式的描述并非為了限制本發(fā)明的范圍，而是用于描述本發(fā)明。相應地，本發(fā)明的范圍不受以上實施方式的限制，而是由權利要求或其等同物進行限定。