CN103428461A - 一种授课影像录制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种授课影像录制的系统和方法，系统包括：摄像子系统、跟踪子系统、录制子系统、编辑子系统。所述方法包括：设定模板；全场摄像；全景图像分析；发出启动跟踪指令；跟踪；采集；触发；切换；录制；编辑。本发明采用的录制模板和智能触发和切换装置，可以有效的去除垃圾镜头，并根据教学镜头语言对教学片进行编辑，通过使用编辑子系统进行自动的偏色调整和去噪声等多种后期处理，还可以加上个性化的片头、片尾，实现了教学录像片的自动编辑，即便是没有任何专业训练的人可以很好的进行编辑。所述的方法采用安全框策略实现了教师跟踪的稳定性，使用学生动作抗干扰策略祛除了由于学生的多余动作产生的垃圾镜头，避免了教学片的冗余。

Description

一种授课影像录制的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种授课影像录制的系统和方法，是一种用于课堂教学影像的录制系统和方法，是一种使用教学镜头语言自动录制并实时自动简单剪辑的教学影像录制系统和方法。

背景技术

随着视频公开课、校园公开课、微格教学评估的高速发展，录制课堂授课教学片的需求越来越多，对这类教学片的质量要求也越来越高。现有的课堂授课教学片录制系统注重视频图像的简单录制，能够录制教师授课声音和影像即可。随着教学片录制系统的发展，人们感觉现有的课堂授课教学片录制系统所录制的教学片有很多不尽人意的地方，在一些细节上看起来让人十分不舒服。这些问题既有跟踪技术上的问题，也有摄影理念和摄影技术上的问题。

现有的教学片录制系统多数都是根据图像跟踪的原理对教师的影像进行跟踪拍摄图像的，教师稍微移动，摄像镜头就跟着移动，视觉效果给人晃来晃去的感觉。另一方面，教学片有其自身的特点，与一般的影视作品有一定的区别，不是简单的将镜头对准老师讲课即可的简单影像录制。录制过程中，不但要对准教师或板书，需要适时的移动镜头视野，或对准学生或其他听课者，或插播幻灯片、视频影像，还有教师与学生的互动，包括教师的与站起来的学生之间的对话等等。镜头上的分配以及持续时间的长度都涉及到一个摄影上的概念：镜头语言，具体到教学片的制作上，则为教学镜头语言。

教学片作为一种需要给予观众较多思考时间的影像视频，教学镜头语言的基本要求是镜头动作应当持续而缓和，给观众边观看边充分思考的时间，画面切换应当是静接静或动接静。如果违反这些切换规律，如动接动、静接动就另观众产生晕眩的感觉。现有的教学片录制系统基本没有教学镜头语言的概念，教学视频中常出现违反上述基本规律的现象，存在大量快速推拉、摇移镜头或甩镜头的情况。这些现象常常使观众头晕目眩，来不及思考，难于理解教学内容。

由于录制课堂授课教学片的需求越来越多，不是每个学校都具有录制、编辑教学片的专业人员。即便是专业人员，也希望现场录制的素材越精越好，省去许多垃圾镜头的祛除时间，甚至希望录制的素材加上头尾的说明就成为完整的教学片。而现有的教学录制系统还会录制许多垃圾镜头，如：由于希望自动录制学生站起来回答问题的动作，学生跟踪镜头为连续的快速推向站起的学生，或者某个学生伸懒腰、或者站起来出门，都会引起学生跟踪镜头的自动跟踪。这些垃圾镜头增加了编辑的工作量。

每个教师在录制自己教学内容的时候，总是有一些个人的偏好，希望教学片有自己的特色。而现有的教学影像录制系统在研制时没有教学镜头语言的概念，镜头的设置往往相对固定，无法突出教师的个人风格，个人特色显得单调乏味。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种授课影像录播的方法，所述的方法以教学镜头语言为基本理念，在课堂教学片的录制过程中，将一些不必要的镜头删除，将镜头间按照教学镜头语言的规律，选择性的对镜头进行自动衔接，产生边录制边自动编辑的效果。

本发明的目的是这样实现的：一种授课影像录制的系统，包括：摄像子系统、跟踪子系统、录制子系统、编辑子系统；

所述的摄像子系统包括：全景摄像机、教师跟踪摄像机、教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机、声音获取装置、PPT或插播视频播放装置；

所述的跟踪子系统包括：图像分析装置、摄像机控制装置、触发装置；

所述的录制子系统包括：采集装置、切换装置、录制装置；

所述的编辑系统包括：模板设置装置、偏色校正装置、噪声消除装置、片头片尾设置装置；

所述的全景摄像机与图像分析装置和触发装置连接，所述的图像分析装置与摄像机控制装置连接，所述的摄像机控制装置与采集装置连接，所述的采集装置、触发状与切换装置连接，所述的切换装置、声音获取装置与录制装置连接，所述的录制装置与片头片尾设置装置、噪声消除装置、偏色校正装置连接，所述的模板设置装置与触发装置、片头片尾设置装置、偏色校正装置连接；所述的触发装置、采集装置与PPT或插播视频播放装置。

一种使用上述系统的授课影像录制的方法，所述方法的步骤如下：

设定模板的步骤：用于教师在开始录制授课影像之前，在模板设置装置中选择适合自己授课习惯的录制模板；

全场摄像的步骤：用于全景摄像机将整个教室的现场全面摄像，以便寻找中心摄像内容；

全景图像分析的步骤：用于跟踪服务器中的图像分析装置对整个教室的全景影像进行分析找到中心摄像内容中需要跟踪的对象；

发出启动跟踪指令的步骤：用于跟踪服务器中的摄像机控制装置发出跟踪指令，跟踪指令发出的对象是：教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机；

跟踪的步骤：用于所述的教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机根据跟踪指令对跟踪对象进行摄像；

采集的步骤：用于所述的录播服务器的采集装置对各个跟踪摄像机摄取的影像进行采集；

触发的步骤：用于所述的触发装置根据设定的录制模板对切换装置发出切换指令，所述的触发指令包括：教师跟踪指令、学生跟踪指令、自动循环指令、PPT或插播视频的播放指令、教师和学生互动指令；所述的教师根据指令包括教师安全框策略，所述的学生跟踪指令包括抗学生动作干扰策略，所述的自动循环指令包括循环策略，所述的PPT或插播视频的播放指令包括播放发起策略，所述的教师和学生互动指令包括互动策略；

切换的步骤：用于所述的切换装置根据触发装置发出的指令将各跟踪摄像机、PPT或插播视频、全景摄像机的信号传至录制装置，切换开始之前先进行切换时间阈值计算，如果大于切换时间阈值则进行切换，如果小于切换时间阈值，则等待，直至到达切换时间阈值，再对切换前后的图像的运动情况进行检查，如果是动接动，或静接动则停止切换，等待两个图像均处于稳定后，再进行切换；

录制的步骤：用于所述的录制装置将切换后的信号进行录制；

编辑的步骤：用于所述的编辑装置对录制的信号根据录制模板中的选项自动进行编辑，形成完整的授课视频节目，所述的自动编辑包括：使用偏色校正装置对拍摄的素材进行偏色校正，使用噪声消除装置对录音素材中的多余声响进行消除，根据录制模板使用片头片尾设置装置在录制的素材的前后增加片头和片尾。

本发明产生的有益效果是：本发明采用的录制模板和智能触发和切换装置，可以有效的去除垃圾镜头，并根据教学镜头语言对教学片进行编辑，通过使用编辑子系统进行自动的偏色调整和去噪声等多种后期处理，还可以加上个性化的片头、片尾，实现了教学录像片的自动编辑，即便是没有任何专业训练的人可以很好的进行编辑。所述的方法采用安全框策略实现了教师跟踪的稳定性，使用学生动作抗干扰策略祛除了由于学生的多余动作产生的垃圾镜头，避免了教学片的冗余。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述系统的原理框图；

图2是本发明的实施例一所述的摄像子系统的各个摄像机在教室中的布置示意图；

图3是本发明的实施例二所述方法的流程图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种授课影像录制的系统，如图1所示。本实施例包括：摄像子系统、跟踪子系统、录制子系统、编辑子系统。

所述的摄像子系统包括：全景摄像机6、教师跟踪摄像机5、教师辅助跟踪摄像机4、学生跟踪摄像机1、学生辅助跟踪摄像机2和3、声音获取装置、PPT或插播视频播放装置。本实施例的摄像子系统的各个摄像机在教室中的布置如图2所示。

所述的跟踪子系统包括：图像分析装置、摄像机控制装置、触发装置。所述的录制子系统包括：采集装置、切换装置、录制装置。所述的编辑系统包括：模板设置装置、偏色校正装置、噪声消除装置、片头片尾设置装置。所述的全景摄像机与图像分析装置和触发装置连接，所述的图像分析装置与摄像机控制装置连接，所述的摄像机控制装置与采集装置连接，所述的采集装置、触发状与切换装置连接，所述的切换装置、声音获取装置与录制装置连接，所述的录制装置与片头片尾设置装置、噪声消除装置、偏色校正装置连接，所述的模板设置装置与触发装置、片头片尾设置装置、偏色校正装置连接；所述的触发装置、采集装置与PPT或插播视频播放装置。

本实施例所述的系统是针对教学活动基于图像处理的跟踪定位系统。特别针对教室内老师和学生的跟踪定位，基于图像处理算法，实时跟踪图像中人物的运动方式和运动轨迹，将运动物体运动参数转换为摄像机控制参数，从而通过云台控制摄像机的镜头缩放和拍摄角度，得到最佳的拍摄构图效果，自动化实现电视语言的识别和切换。

所述的各个摄像机均带有三维运动的半球形云台，使摄像机可以拍摄半球面内的图像。云台为电动云台，通过摄像机控制装置对云台的三维运动进行动态控制，自动的进行全景、推拉，摇摄等摄像动作。本实施例采用的都是固定机位拍摄，在专业的拍摄领域内，这种摄像机机位固定，仅借助云台进行上下左右转动拍摄方式，叫摇摄。摇摄拍摄手法诀窍在于，拍摄时镜头的控制速度一定要均匀，避免忽快忽慢、步步紧跟式拍摄。本实施例所述控制装置可以避免这些问题。

跟踪子系统、录制子系统、编辑子系统可以分别设置在三个服务器中，也可以设置在一个或两个服务器中。设置录制子系统的服务器中设有专门用于视频音图像采集的视音频采集卡。

图像分析装置主要对摄取的图像进行分析，找到图像中的主要人物并分析主要人物的动作状态和运动驱使。分析的方法包括：采用的RGB颜色转HSV颜色空间方法，及背景建模和更新技术、帧差法和背景减除法相结合的跟踪技术。摄像机控制装置主要用于对摄像机的动作进行控制。触发装置主要用于对摄制过程中的一些事件进行触发，例如：开始录制、切换镜头、播放PPT或视频等。

采集装置的作用是将各个摄像机获取的视频图像进行采集，并将视频图像变为易于处理的视频信号。采集装置可以是插接在服务器的扩展槽或其他接口上硬件插卡，也可以是运行在服务器中的软件。

切换装置主要用于在多路视频信号中进行切换，挑拣出需要的信号进行录制。这个装置十分重要，相当于一个自动编辑、制片的装置。切换装置的切换过程通过录制模板控制，以期获得使人感到舒适的视觉效果。例如：在切换过程中避免“动接动”、“静接动”等不适当的镜头语言。同样，切换装置可以是硬件插卡，或软件。

录制装置则是带有存储装置的录像机，当然不是传统意义上的磁带录像机，而是使用硬盘的录像机。所述的录像装置可以是专门的服务器，也可以与其他装置共用一个服务器。

模板设置装置带有多个可以选择的模板，目的是为了录制出带有个人特色的教学片。例如：有些教师喜欢快速的移动镜头，视觉上使人感觉整个片子有动感，而有些教师喜欢静止的图像，以便给人思考的时间。当然各种镜头相接的方式也与授课内容有关，不能一概而论，因此，教师在录制教学片之前可以通过设置录制模板，达到体现个人特色的目的。

偏色校正装置主要的作用是在教学片初步录制后，对片状的色彩进行自动或手动调整。由于现场灯光或个人肤色等原因，初步录制后的色彩不一定能使人满意，因此，需要调整，偏色调整装置可以自动的根据常规或模板进行偏色调整，如果在不满意，还可以通过人工，手动进行调整，以期达到令人满意的底部。

噪声消除装置的作用在于消除教学片录制过程中一些无用声响，例如：话筒在递接过程的碰撞声、调整音响的试音声等。噪声消除装置可以采用频率分析的方法消除噪声。

片头片尾设置装置主要用于在初步录制的片头和片尾增加适当的前序片段，以及结束片段。这些片段可以是多样的片头或片尾片段，并事先录制好，保存在录制模板中。教师通过选择模板，并填充适当的内容就可以了。教师也可以自行录制片头和片尾，以增加自己的特色。

实施例二：

本实施例是一种使用实施例一所述系统的授课影像录制的方法，流程图如图3所示。本实施例所述方法的步骤如下：

设定模板的步骤：用于教师在开始录制授课影像之前，在模板设置装置中选择适合自己授课习惯的录制模板。

全场摄像的步骤：用于全景摄像机将整个教室的现场全面摄像，以便寻找中心摄像内容。摄制开始时首先应当找到中心摄像内容，例如：教师或学生。因此，需要一个全景的图像。

全景图像分析的步骤：用于跟踪服务器中的图像分析装置对整个教室的全景影像进行分析找到中心摄像内容中需要跟踪的对象。对全景图像的分析主要是对图像中的活动物体进行分析，这些分析必须排除一些干扰，例如学生们挥动手臂幅度较小的动作等，只对教师进入教室或学生起立等大动作起反应。

发出启动跟踪指令的步骤：用于跟踪服务器中的摄像机控制装置发出跟踪指令，跟踪指令发出的对象是：教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机。当发现教室中有大动作的人，摄像机控制装置则发出跟踪的指令，使摄像机及其自动控制的云台启动。

跟踪的步骤：用于所述的教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机根据跟踪指令对跟踪对象进行摄像。各个跟踪摄像机可以同时启动，对教室中的多个大动作人形进行跟随，包括教室和多个学生。

采集的步骤：用于所述的录播服务器的采集装置对各个跟踪摄像机摄取的影像进行采集。将各个摄像机拍摄的图像进行处理，生成易于处理的数字视音频信号。

触发的步骤：用于所述的触发装置根据设定的录制模板对切换装置发出切换指令，所述的触发指令包括：教师跟踪指令、学生跟踪指令、自动循环指令、PPT或插播视频的播放指令、教师和学生互动指令。所述的教师根据指令包括教师安全框策略，所述的学生跟踪指令包括抗学生动作干扰策略，所述的自动循环指令包括循环策略，所述的PPT或插播视频的播放指令包括播放发起策略，所述的教师和学生互动指令包括互动策略。触发的过程是一个选择镜头的过程，即选择教学片需要的镜头。这时有多个摄像机在跟踪各个大动作的人形，并且有全景的摄像，而录制教学片不需要将所有这些镜头都进行录制，选择那些需要的图像十分必要。触发包括两种，一种是自动触发，另一种是人工触发。自动触发则是根据模板或自动循环策略进行触发，例如：教师的讲课和板书，以及学生起立回答问题等，可以根据图像分析和模板自动触发。而播放PPT或插播视频则需要手动触发。触发的方式可以是教师按动鼠标或键盘，也可以使用教学用的激光笔，对准播放平面而产生触发。

切换的步骤：用于所述的切换装置根据触发装置发出的指令将各跟踪摄像机、PPT或插播视频、全景摄像机的信号传至录制装置，切换开始之前先进行切换时间阈值计算，如果大于切换时间阈值则进行切换，如果小于切换时间阈值，则等待，直至到达切换时间阈值，再对切换前后的图像的运动情况进行检查，如果是动接动，或静接动则停止切换，等待两个图像均处于稳定后，再进行切换。切换的处理十分重要，涉及到镜头语言是否专用的问题。本步骤中对切换过程进行限制，不是一有触发信号即进行切换，而是经过图像分析，确定切换前后的图像状态后，再进行切换，这样就可以自动的避免镜头语言的非专用倾向。

录制的步骤：用于所述的录制装置将切换后的信号进行录制。录制的过程就是将图像信号进行编码压缩后存储在硬盘等存贮装置中。

编辑的步骤：用于所述的编辑装置对录制的信号根据录制模板中的选项自动进行编辑，形成完整的授课视频节目，所述的自动编辑包括：使用偏色校正装置对拍摄的素材进行偏色校正，使用噪声消除装置对录音素材中的多余声响进行消除，根据录制模板使用片头片尾设置装置在录制的素材的前后增加片头和片尾。自动编辑是本实施例的关键，而本步骤则是自动编辑的最后阶段。自动编辑实际包括在整个录制过程中，将那些垃圾镜头全部排除，仅留下有用的镜头，但这还不够，在初步录制后，教师还可以使用编辑子系统对其进行进一步的编辑，祛除一些不太有用的镜头，并对整个片子进行调整和美化等工作。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于教师安全框策略的细化。本实施例所述的教师安全框策略包括以下子步骤：

标定子步骤：通过采集装置，采集教师当前图像；在图像中，标定一个闭合多边形为教师走动跟踪区域，标定一个或多个闭合多边形为教师出入讲台区域。区域标定是在辅助摄像头拍摄的4m×8m讲台图像上进行的，标定区域为任意形状的闭合多边形，教师出区域可以标定多个。

教师位置检测：采用RGB颜色转HSV颜色空间方法，背景建模和更新技术、帧差法和背景减除法相结合的跟踪技术，形态学过滤，模板匹配和颜色匹配相结合的识别技术分析标定区域图像，确定教师的位置。

颜色空间转换：

为了减少光线干扰，本方案采用HSV颜色空间来分析图像。RGB颜色转HSV颜色空间方法为：令r、g 、b 分别为RGB 模型红绿蓝三分量，h、s、v 分别为HSV 模型色调、饱和度和亮度三分量。

  设                                                

，

，

，

，

则

，

，

  ，

背景建模和背景动态更新、帧差法和背景减除法相结合的跟踪技术获得讲台上运动的目标。

所采用的背景建模方法为：在初始化阶段，缓存

张图片，并对

 张图片的同一位置的像素进行统计分析，计算出该点像素的平均值

，并将此值作为此位置的背景像素。

所采用的背景更新方法为： 

，

更新后的背景图像，

表示该点更新前的背景图像，

是缓冲区图片的数量，表示当前帧图像。

所采用的获取运动目标方法为：将当前帧图像与背景图像差分得到运动目标:

。式中：T 为阀值，本方法采取一种基于图像平均灰度值的阈值分割算法，即用当前检测图像的平均灰度值 与比例系数的乘积作为差分后图像分割的阈值：

，取值范围在（0.15，0.35）之间。

形态学计算：

形态学计算为：采用3×3 的矩形窗口对运动目标首先进行开运算，然后进行闭运算，最后进行中值滤波。

所采用的开运算方法为：

所采用的闭运算方法为：

所采用的中值滤波方法为：。其中

为原始图像，

为处理前图像，

表示3×3的矩形窗口。

形状匹配和颜色匹配的识别技术：

通过对目标区域进行形状匹配，判断当前运动目标是否是人；当讲台上有多人时，采用颜色匹配方法，识别出教师。

所采用的颜色匹配方法是：1）对目标区域图像的H分量做直方图，在直方图中表示了不同H分量出现的概率。2）进行反向投影，将图像中的每个像素的值用其颜色出现的概率表示。3）将得到的概率分布图与前一帧目标的颜色概率分布图进行灰度值匹配。

教师状态分析：根据教师当前的位置，分析教师是否位于讲台，结合之前的位置，分析教师运动状态是静止、小范围移动还是大范围走动。

分析教师运动状态：

分析教师运动状态时，不仅利用了当前帧图像的处理结果，还结合了历史帧的图像处理结果，不仅能够判断出教师是静止还是运动，同时还能分辨出教师是小范围移动还是大范围走动。

跟踪 “防抖动技术”，即教师安全框策略：

精品课程拍摄为了保证教师画面的相对稳定性，教师镜头不宜采用伴随式跟踪，本方案为教师运动范围虚拟一个安全框，当检测出来是运动是，比对教师位置及当前摄像机角度位置，当教师运动范围小于阈值

，摄像机不会对教师进行跟踪，只有当教师的移动范围超过了阈值

，才会采用适当的速度进行跟踪，确保教师位于拍摄安全框以内。

教师跟踪步骤：根据教师的状态，控制跟踪摄像头对教师进行跟踪。因为老师运动速度是随机的，所以在跟踪时采用了基于速度的跟踪方法，保证教师运动速度与摄像机转动角速度一致，这样可以保证教师镜头不丢失。即

，

表示摄像头旋转的角速度，

表示跟踪摄像头的位置，t表示帧间隔，

表示教师当前位置，

表示教师上一帧的位置。

实施例四：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于抗学生动作干扰策略的细化。本实施例所述的抗学生动作干扰策略包括以下步骤：

图像分析的步骤：用于通过全景摄像机检查学生座位区域是否有明显变化，并通过图像分析算法，确定学生是否有大动作。所述的大动作包括：学生起立走出教室，学生挥动双臂，学生起立并快速坐下，学生在座椅上大范围摇动等。

动作分析的步骤：用于通过图像分析法分析学生的动作是否为正常举手和起立动作，如果是正常举手和起立动作则进入互动策略，如果是非正常举手和起立动作则认为是干扰，则退出流程。

继续检测的步骤：用于全景摄像机对学生座位区继续检测，是否有明显变化，通过图像分析法检测是否有人正常举手和起立，如果确定是正常举手和起立则执行多人站立策略，如果是非正常举手和起立则维持上一步骤。

本实施例所述的抗学生动作干扰策略是为了避免过多的冗余镜头，也就是垃圾镜头被编辑进入教学片中。在课堂授课过程中，学生如果站起来走出教室，如果没有抗学生动作干扰策略，跟踪系统就会跟踪学生所做的大动作，录制子系统也会将这些动作录制进入教学片中。有了抗学生动作干扰策略，就可以避免这些垃圾镜头进入教学片。

实施例五：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于循环策略的细化。本实施例所述的循环策略包括如下子步骤：

检查当前镜头已经保持时间。本步骤实际是对一个镜头的停留时间进行计时，并设定一定阈值，例如：5分钟或10分钟等，当达到时间阈值后则采取如下的步骤。

检查当前镜头所处的位置。要进行切换还要检查当前镜头的位置，如果是学生的镜头可以马上切换，但如果是教师的镜头还要根据模板的设置，例如：教师喜欢长时间的对准自己的讲课，就可以继续停留，如果教师希望看看学生的表情则可以立即切换至某个或部分学生的近景。也可以切换至从学生背后摄取的教室全景，或者从教师的眼光看的教室全景等等。

检查切换当前镜头的后续镜头位置。在切换前后要保证镜头的连续性，所以要检查切换前后的镜头位置，如果是摇扫或推拉的镜头不宜切换，在前后镜头都静止的状态下再进行切换。

如果没有其他事件触发自动切换。最后要检测模板上有没有其他触发事件，即有没有很快需要切换的镜头，如果没有才可以切换。

本实施例所述的循环策略指的是：迫使长时间停留的镜头切换至其他视野，以防止教学片中镜头长时间的停留是观看者感到疲倦。通常情况下是教师讲课的长镜头，可以切换至全景或某个学生的近景。

实施例六：

实施例是实施例二的改进，是实施例二关于播放发起策略的细化。本实施例所述的播放发起策略的发起方式包括：使用专用键触发或鼠标触发或光笔发出触发指令。

播放发起策略指的是：在讲课过程中需要播放PPT或插播视频。教师可以通过鼠标或键盘启动播放PPT或视频。在多数教学过程中教师往往精力集中在讲授课程上，忘记用鼠标或键盘启动PPT或视频，特别是PPT通常情况下已经放映在屏幕上，教师只是让学生看向投影屏。因此，本实施例还增加了使用激光笔激发PPT或视频播放。也就是说教师只要打开激光笔就可以触发PPT播放，使录制的教学片中进入PPT播放。

实施例七：

实施例是实施例二的改进，是实施例二关于互动策略的细化。本实施例所述的互动策略包括：老师、学生双视窗近景摄制或根据音响判定发言方的单视窗近景摄制，或者是两者的结合。

本实施例所述的互动策略指的是老师和学生互相提问及回答的过程，这时的编辑有几种选择：教师单视窗近镜头，学生单视窗近镜头，教师和学生用双视窗近镜头拍摄，囊括教师和学生的远镜头拍摄。或者几种镜头组合。近镜头可以通过音响判定发言方，并将近镜头给予发言方。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如各个子系统的连接方式、步骤的前后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (7)

1.一种授课影像录制的系统，其特征在于，包括：摄像子系统、跟踪子系统、录制子系统、编辑子系统；

所述的摄像子系统包括：全景摄像机、教师跟踪摄像机、教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机、声音获取装置、PPT或插播视频播放装置；

所述的跟踪子系统包括：图像分析装置、摄像机控制装置、触发装置；

所述的录制子系统包括：采集装置、切换装置、录制装置；

所述的编辑系统包括：模板设置装置、偏色校正装置、噪声消除装置、片头片尾设置装置；

所述的全景摄像机与图像分析装置和触发装置连接，所述的图像分析装置与摄像机控制装置连接，所述的摄像机控制装置与采集装置连接，所述的采集装置、触发状与切换装置连接，所述的切换装置、声音获取装置与录制装置连接，所述的录制装置与片头片尾设置装置、噪声消除装置、偏色校正装置连接，所述的模板设置装置与触发装置、片头片尾设置装置、偏色校正装置连接；所述的触发装置、采集装置与PPT或插播视频播放装置。

2.一种使用权利要求1所述系统的授课影像录制的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

设定模板的步骤：用于教师在开始录制授课影像之前，在模板设置装置中选择适合自己授课习惯的录制模板；

全场摄像的步骤：用于全景摄像机将整个教室的现场全面摄像，以便寻找中心摄像内容；

全景图像分析的步骤：用于跟踪服务器中的图像分析装置对整个教室的全景影像进行分析找到中心摄像内容中需要跟踪的对象；

发出启动跟踪指令的步骤：用于跟踪服务器中的摄像机控制装置发出跟踪指令，跟踪指令发出的对象是：教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机；

跟踪的步骤：用于所述的教师跟踪摄像机或者教师辅助跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、学生辅助跟踪摄像机根据跟踪指令对跟踪对象进行摄像；

采集的步骤：用于所述的录播服务器的采集装置对各个跟踪摄像机摄取的影像进行采集；

触发的步骤：用于所述的触发装置根据设定的录制模板对切换装置发出切换指令，所述的触发指令包括：教师跟踪指令、学生跟踪指令、自动循环指令、PPT或插播视频的播放指令、教师和学生互动指令；所述的教师根据指令包括教师安全框策略，所述的学生跟踪指令包括抗学生动作干扰策略，所述的自动循环指令包括循环策略，所述的PPT或插播视频的播放指令包括播放发起策略，所述的教师和学生互动指令包括互动策略；

切换的步骤：用于所述的切换装置根据触发装置发出的指令将各跟踪摄像机、PPT或插播视频、全景摄像机的信号传至录制装置，切换开始之前先进行切换时间阈值计算，如果大于切换时间阈值则进行切换，如果小于切换时间阈值，则等待，直至到达切换时间阈值，再对切换前后的图像的运动情况进行检查，如果是动接动，或静接动则停止切换，等待两个图像均处于稳定后，再进行切换；

录制的步骤：用于所述的录制装置将切换后的信号进行录制；

编辑的步骤：用于所述的编辑装置对录制的信号根据录制模板中的选项自动进行编辑，形成完整的授课视频节目，所述的自动编辑包括：使用偏色校正装置对拍摄的素材进行偏色校正，使用噪声消除装置对录音素材中的多余声响进行消除，根据录制模板使用片头片尾设置装置在录制的素材的前后增加片头和片尾。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的教师安全框策略包括以下子步骤：

标定子步骤：通过采集装置，采集教师当前图像；在图像中，标定一个闭合多边形为教师走动跟踪区域，标定一个或多个闭合多边形为教师出入讲台区域；

教师位置检测：采用RGB颜色转HSV颜色空间方法，背景建模和更新技术、帧差法和背景减除法相结合的跟踪技术，形态学过滤，模板匹配和颜色匹配相结合的识别技术分析标定区域图像，确定教师的位置；

教师状态分析：根据教师当前的位置，分析教师是否位于讲台，结合之前的位置，分析教师运动状态是静止、小范围移动还是大范围走动；

教师跟踪步骤：根据教师的状态，控制跟踪摄像头对教师进行跟踪。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的抗学生动作干扰策略包括以下步骤：

图像分析的步骤：用于通过全景摄像机检查学生座位区域是否有明显变化，并通过图像分析算法，确定学生是否有大动作；

动作分析的步骤：用于通过图像分析法分析学生的动作是否为正常举手和起立动作，如果是正常举手和起立动作则进入互动策略，如果是非正常举手和起立动作则认为是干扰，则退出流程；

继续检测的步骤：用于全景摄像机对学生座位区继续检测，是否有明显变化，通过图像分析法检测是否有人正常举手和起立，如果确定是正常举手和起立则执行多人站立策略 ，如果是非正常举手和起立则维持上一步骤。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的循环策略包括如下子步骤：

检查当前镜头已经保持时间；

检查当前镜头所处的位置；

检查切换当前镜头的后续镜头位置；

如果没有其他事件触发自动切换。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的播放发起策略的发起方式包括：使用专用键触发或鼠标触发或光笔发出触发指令。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的互动策略包括：老师、学生双视窗近景摄制或根据音响判定发言方的单视窗近景摄制，或者是两者的结合。

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