CN103327250A - 基于模式识别镜头控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开是一种应用于教育领域中的基于模式识别镜头控制方法，该控制方法包括下述步骤：（1）图像采集，通过摄像头实时采集学生全景图像，并将其输入给监控器；（2）发言人起立动作检测：当有人起立发言时，通过检测模块根据发言人的起立动作检测发言人位置；（3）摄像头云台转动相对位置及摄像头焦距计算；（4）转动摄像头并调整摄像头焦距，使摄像头对准发言人，对其进行特写拍摄。本发明去除了繁琐的预置位设置，直接通过运动图像的起立动作识别学生起立所在位置，根据这个位置来直接控制摄像头云台操作，达到学生发言时给镜头特写的效果，大大减少了前期的预置位设置工作。
Description
技术领域
本发明公开一种镜头控制方法，特别是一种应用于教育领域中的基于模式识别镜头控制方法。
背景技术
随着视频监控技术的逐渐发展，视频监控在人们生活中应用的领域也越来越广泛，在教育行业中，传统的视频监控通常是用于记录老师的上课情况和学生的课堂表现，固定的摄像机监控早已不能满足人们的需求，于是人们便发明了切换时监控形式，目前常用的技术为，课题中学生有起立发言动作时，学生跟踪机需要将摄像头拉到发言学生的位置，给发言人特写。现有算法是采用预置位的方式，即是将每个学生特写镜头对应的摄像头预置位设置好，在检测到学生起立动作时，直接调用相应的预置位来实现摄像头的转动，这样会产生非常繁琐的预置位设置工作才能完成镜头的切换。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的学生特写镜头切换操作繁琐的缺点，本发明提供一种基于模式识别镜头控制方法，直接通过运动图像的起立动作识别学生起立所在位置，根据这个位置来直接控制摄像头云台操作，达到学生发言时给镜头特写的效果。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于模式识别镜头控制方法，该控制方法包括下述步骤：
（1）、图像采集，通过摄像头实时采集学生全景图像，并将其输入给监控器；
（2）、发言人起立动作检测：当有人起立发言时，通过检测模块根据发言人的起立动作检测发言人位置；
（3）、摄像头云台转动相对位置及摄像头焦距计算；
（4）、转动摄像头并调整摄像头焦距，使摄像头对准发言人，对其进行特写拍摄。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的步骤2中，确定发言人位置时采用帧差法得到当前运动目标，即发言人头顶位置，当当前帧与向前推第n帧头顶位置出现的高度差h大于一定阈值时，就认为有一个起立动作的触发。
所述的步骤3中，摄像头云台转动相对位置及摄像头焦距计算时，具体步骤如下：
A.获取摄像头当前的焦距zoom0；
B.计算目标点(x,y)与图像中心点(x0,y0)之间的高度差nShiftHeight和宽度差nShiftWidth；
C.根据zoom0与nShiftHeight、nShiftWidth计算摄像头真正需要转动的距离nRangeHeight和nRangeWidth；
D.根据nRangeHeight和nRangeWidth，发送控制命令给摄像头，摄像头收到命令后，驱动云台转动，将目标点(hx0,hy0)拉至图像中央；
E.根据人头大小以及当前焦距zoom0计算出放大后的焦距zoom1，将zoom1焦距信息发送给摄像头，摄像头收到命令后将焦距拉至zoom1，放大图像。
本发明的有益效果是：本发明去除了繁琐的预置位设置，直接通过运动图像的起立动作识别学生起立所在位置，根据这个位置来直接控制摄像头云台操作，达到学生发言时给镜头特写的效果，大大减少了前期的预置位设置工作。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明中云台转动计算流程图。
图3为本发明中检测模块检测起立动作时位置示意图。
图4 为本发明中起立点检测过程图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明主要为一种应用于教育领域中的基于模式识别镜头控制方法，其主要用于课堂监控时，学生发言时的特写切换，请参看附图1，本发明的主要步骤流程如下：
（1）、图像采集：通过摄像头实时采集学生全景图像，并将其输入给监控器内的图像处理芯片。
（2）、起立动作检测：当有学生起立发言时，检测模块对动态采集到的视频帧图像进行起立动作检测，如果检测到了起立动作点，记录该动作点在当前图像中的位置。 请结合参看附图3，当人起立的时候，检测模块检测到有起立动作时，此时记录下当前帧头顶的位置坐标（hx0,hy0），假设当前帧左上角的位置坐标为（0,0）点。起立动作检测过程如图4所示：当人起立的时候，用帧差法得到当前运动目标（也即人头顶，可以通过运动目标的最高点确定为人头顶）位置，此记录下当前帧头顶的位置（hx0,hy0），假设左上角为（0,0）点。当当前帧与向前第n帧头顶位置出现的高度差h大于一定阈值时,就认为坐标点(hx0,hy0)有一个起立动作的触发。
（3）、摄像头云台转动相对位置计算：将上一步得到的起立点位置与当前图像的中心点位置做比较，得出摄像头移动的相对横向及纵向幅度，再根据当前焦距值，计算出摄像头需要移动的实际方向和距离，将起立点的位置拉到镜头中央，再根据人的大小放大图像，得到特写镜头。
本实施例中，摄像头云台相对位置计算过程如下：
学生发生起立动作时，摄像头需要转动至学生特写镜头，摄像头的转动是借助于云台转动实现的，云台转动的相对位置计算流程如图2所示：
A.获取摄像头当前的焦距zoom0，本实施例中，摄像头的焦距可通过摄像头直接获得；
B.计算目标点，即发言人头顶坐标(hx0,hy0)，即发言人头部所在位置与中心点坐标(x0,y0)之间的高度差nShiftHeight和宽度差nShiftWidth，如图3和图4所示，本实施例中，当人起立的时候，用帧差法得到当前运动目标（也即人头顶）位置，此记录下当前帧头顶的位置（hx0,hy0），假设左上角为（0,0）点。当当前帧与向前推第n帧头顶位置出现的高度差h大于一定阈值（本实施例中，阈值的大小可根据实际需要设定，如考虑不同年龄阶段的学生身高问题以及摄像机的安装角度等问题，此阈值可通过实际测量得到）时，就认为坐标点(hx0,hy0)有一个起立动作的触发；(摄像头安装的离人越近，起立是高度差越大)
C.根据zoom0与nShiftHeight、nShiftWidth计算摄像头真正需要转动的距离nRangeHeight和nRangeWidth。nRangeHeight的绝对值表示纵向移动距离，nRangeHeight的符号值表示纵向移动方向，nRangeWidth的绝对值表示横向移动距离，nRangeWidth的符号值表示横向移动方向。
D.根据nRangeHeight和nRangeWidth，按照摄像头对应的相关协议（即摄像头内部的相关协议，这个是控制摄像头云台转动的协议）发送控制命令给摄像头，摄像头收到命令后，驱动云台转动，将目标点坐标(hx0,hy0)点拉至图像中央，即中心点坐标(x0,y0)位置处；
E.再根据人头大小（这个需要人工输入一个参考值，不同的位置人头大小是不一样的，需要人工输入每个地方人头的宽度作为参考）以及当前焦距zoom0计算出放大后的焦距zoom1，将zoom1焦距信息发送给摄像头，摄像头收到命令后将焦距拉至zoom1，放大图像。
（4）、转动摄像头：由上一步得出的转动方向及距离控制摄像头转动。
本发明去除了繁琐的预置位设置，直接通过运动图像的起立动作识别学生起立所在位置，根据这个位置来直接控制摄像头云台操作，达到学生发言时给镜头特写的效果，大大减少了前期的预置位设置工作。
Claims (3)
1.一种基于模式识别镜头控制方法，其特征是：所述的控制方法包括下述步骤：
（1）、图像采集，通过摄像头实时采集学生全景图像，并将其输入给监控器；
（2）、发言人起立动作检测：当有人起立发言时，通过检测模块根据发言人的起立动作检测发言人位置；
（3）、摄像头云台转动相对位置及摄像头焦距计算；
（4）、转动摄像头并调整摄像头焦距，使摄像头对准发言人，对其进行特写拍摄。
2.根据权利要求1所述的基于模式识别镜头控制方法，其特征是：所述的步骤2中，确定发言人位置时采用帧差法得到当前运动目标，即发言人头顶位置，当当前帧与向前推第n帧头顶位置出现的高度差h大于一定阈值时，就认为有一个起立动作的触发。
3.根据权利要求1所述的基于模式识别镜头控制方法，其特征是：所述的步骤3中，摄像头云台转动相对位置及摄像头焦距计算时，具体步骤如下：
A.获取摄像头当前的焦距zoom0；
B.计算目标点(hx0,hy0)与图像中心点(x0,y0)之间的高度差nShiftHeight和宽度差nShiftWidth；
C.根据zoom0与nShiftHeight、nShiftWidth计算摄像头真正需要转动的距离nRangeHeight和nRangeWidth；
D.根据nRangeHeight和nRangeWidth，发送控制命令给摄像头，摄像头收到命令后，驱动云台转动，将目标点(hx0,hy0)拉至图像中央；
E.根据人头大小以及当前焦距zoom0计算出放大后的焦距zoom1，将zoom1焦距信息发送给摄像头，摄像头收到命令后将焦距拉至zoom1，放大图像。
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