CN104394363A - 一种在线课堂导播方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在线课堂导播方法及系统。上述方法包括以下步骤：根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动；对所述多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。本发明基于采集的视频数据识别出教学场景，根据教学场景来控制各跟踪摄像机的拍摄运动，因此不会因为监测对象的实时运动使得跟踪画面的频繁变化，从而解决了实际输出画面效果不佳的问题。
Description
技术领域
本发明属于网络通信领域，尤其涉及一种在线课堂导播方法及系统。
背景技术
目前，远程在线教育领域中，常见的智能导播系统通常由图像跟踪系统和录播主机组成。其中，用于跟踪教学场景中运动目标的跟踪摄像机的机位常见的以两机位为主，一路用于跟踪教师，一路用于跟踪学生。
在这种两机位的跟踪系统中，图像跟踪主机会驱动云台摄像机实时跟踪运动目标。这样的设计导致实际使用过程中跟踪画面随着运动目标的不断运动而频繁变化，包括镜头的上下左右方向变化，镜头缩放的变化，以及对焦不准确导致的画面模糊等。这些由镜头变化引起的画面变化，会导致最终的输出画面的实际效果不佳，实际使用下来这种画面效果很难令用户满意，长期观看这种画面也容易令用户产生视觉疲劳，并影响学生视力。
发明内容
本发明提供一种在线课堂导播方法及系统，以解决上述问题。
本发明提供一种在线课堂导播控制方法。上述方法包括以下步骤：根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动；对所述多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。
本发明还提供了一种在线课堂导播控制系统，包括：场景识别单元，用于根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；控制单元，连接至所述场景识别单元，用于根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动；视频拼接单元，连接至所述场景识别单元，用于根据所述教学场景对所述多个摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。
相较于先前技术，根据本发明提供的在线课堂远程导播方法及系统，基于采集的视频数据识别出教学场景，根据教学场景来控制各跟踪摄像机的拍摄运动，因此不会因为监测对象的实时运动使得跟踪画面的频繁变化，从而解决了实际输出画面效果不佳的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1所示为根据本发明的一较佳实施例提供的在线课堂导播方法的流程图；
图2所示为根据本发明的较佳实施例提供的应用在线课堂导播方法的在线课堂导播控制系统的示意图；
图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂导播系统的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1所示为根据本发明的一较佳实施例提供的在线课堂导播控制方法的流程图。如图1所示，本发明的较佳实施例提供的在线课堂导播控制方法包括步骤102～106。
步骤102，根据输入多路第一视频数据识别出教学场景。
步骤104，根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动。
步骤106，对多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合教学场景的组合视频数据。
该第一视频数据可以是在线课堂导播系统的主课堂中的定位摄像机获取的视频数据，教学场景预先定义的一种场景。不同的教学场景要求控制跟踪摄像机进行不同的拍摄运动，例如如果教学场景是板书模式，则控制跟踪摄像机主要跟踪拍摄板书画面。如果是学生跟踪模式，则控制跟踪摄像机主要跟踪拍摄学生的运动。这样就不会因为监测对象的变化而频繁地进行跟踪切换以及镜头来回对焦等。
在本发明提供的另一实施例中，可以根据输入的多路所述第一视频数据和输入的音频数据识别出所述教学场景。也就是说同时结合采集的视频数据和采集的音频数据识别出教学场景，这样识别出的教学场景较为精确。
其中，根据输入的多路所述第一视频数据和输入的音频数据识别出所述教学场景的具体过程包括：
预置行为状态、教学场景语句与教学场景的一一对应关系；
根据所述第一视频数据检测监测对象并分析所述监测对象的行为状态；
根据所述音频数据识别出教学场景语句；
结合所述监测对象的行为状态和所述教学场景语句，从所述对应关系中查找出对应的教学场景。
上述一一对应关系可以理解是监测对象的行为状态、教学场景语句与教学场景的对应表，根据该对应表以及当前采集的音视频数据可对应出相对应的教学场景。
其中，根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动，包括：
每一教学场景对应一导播切换策略，根据识别出的教学场景查找出对应的导播切换策略；
根据所述对应的导播切换策略控制所述跟踪摄像机的拍摄运动。
不同的教学场景需要不同的导播切换策略，例如在教师跟踪场景下，则需要以教师的画面为主画面，因此如果当前的画面不是以教师画面为主画面，则需要将当前的全景画面切换为教师跟踪画面。这种切换策略即导播切换策略，根据该导播切换策略控制跟踪摄像机的拍摄运动，例如将跟踪摄像机调整至预设的预置位，使其跟踪拍摄教师。又例如在板书模式下，需要跟踪教师的板书，因此，如果当前画面不是以板书画面为主画面，则需要将当前主画面没切换为板书画面，这种切换策略也是其中一种导播切换策略。由于在不同的教学场景下有不同的导播切换策略，因此在此不一一列举。
除此之外，还可以根据与识别出的教学场景对应的导播切换策略对多路第二视频数据进行拼接。第二视频数据即主课堂中的跟踪摄像机拍摄的视频数据，如上所列举的导播切换策略，在教师跟踪模式下，在进行视频拼接时，以教师跟踪画面为主画面，以学生画面为辅画面。在板书模式下，在进行视频拼接时，以板书画面为主画面，学生画面为辅画面。
在上述实施例中，所述教学场景至少包括：
板书场景、学生跟踪场景、VGA演示场景、学生跟踪场景、教师跟踪场景、全景跟踪场景。
在上述实施例中，根据采集的音视频数据自动识别出当前的教学场景，并根据教学场景进行自动导播，在本实施例中还可以进行远程手工导播。在第三方平台上，可以将手工导播信号发送给在线课堂导播系统，导播控制系统根据该手工导播信号来控制住课堂中多个跟踪摄像机的运动。该第三方平台也可以远程接收多路第二视频数据和组合视频数据，以监测导播切换情况以及视频拼接情况。
下面结合图2进一步说明根据本发明的应用于在线课堂导播系统的在线课堂导播方法。
在图2中，图像采集系统负责采集所有机位的高清和标清的视频图像，该图像采集系统可以包括教师跟踪摄像机机组、学生跟踪摄像机机组和目标定位摄像机机组，其中，教师跟踪摄像机组包括教师云台跟踪摄像机、教师全景摄像机和板书摄像机；学生跟踪摄像机组包括学生云台跟踪摄像机、学生左侧全景摄像机和学生右侧全景摄像机；目标定位摄像机组包括教师定位分析摄像机、板书定位分析摄像机、学生定位分析摄像机等；同时，教学PC的VGA信号也由图像采集系统负责采集，该VGA信号和其他的高清摄像机机位采集的视频组成导播画面的视频源。在上述实施例中，第一视频数据即目标定位摄像机组获取的视频数据，第二视频数据即教师跟踪摄像机组和学生跟踪摄像机组获取的视频数据。
图像采集系统获取视频数据之后，将该视频数据传输给运动目标分析系统，由运动目标分析系统分析监测对象(教师、学生)的行为状态。运动目标分析系统主要处理接收到的教师和学生定位摄像机的视频图像，实时分析出教师跟踪区域和学生跟踪区域的运动目标，同时会进一步分析出运动目标的动作(如教师在教学电脑前坐下，学生举手发言，教师在黑板前对板书内容讲解等)，然后将分析出的监测对象的行为状态数据交给场景识别系统进行教学场景的评估和预测。同时，语音识别系统负责采集教学过程中来自教师和学生的语音，并对其进行实时分析，识别出预定义的教学场景语句，然后交给场景识别系统进行教学场景的评估和预测。场景识别系统根据运动目标分析系统提供的监测对象的行为状态(运动目标位置信息及目标动作分析结果)和语音识别系统提供的教学场景语句来综合评估出其当前的教学场景，并将分析的结果提供给导播控制系统，以便其自动做出符合当前教学场景的画面切换。
导播控制系统根据场景识别系统的识别出的教学场景确定相对应的教学场景导播切换策略，产生不同机位的导播画面切换信号及摄像机的云台控制信号，以便音视频处理系统拼接出符合当前教学场景的画面效果。
摄像机云台控制系统根据导播控制系统提供的摄像机的云台控制信号，生成实际可驱动云台摄像机的控制指令，以便跟踪摄像机能够及时跟踪运动目标。音视频处理系统负责根据导播控制系统提供的导播画面切换信号，拼接出符合当前教学场景的画面，并可将导播输出内容和各路机位的视频数据以网络串流的方式直播出去，发送给音视频流媒体服务器，以便其他远程客户端能够实时接收观看当前教学内容。
其中，在场景识别系统中预置有行为状态、教学场景语句与教学场景的一一对应关系。参考下表：
| 序号 | 行为状态分析输出 | 教学场景语句识别输出 | 教学场景识别输出 |
| 1 | 教师在黑板前手臂抬起 | 请看黑板 | 板书模式 |
| 2 | 学生站起 | 请这位同学发言 | 学生跟踪模式 |
| 3 | 教师手指向电子白板 | 请看课件 | VGA演示模式 |
| 4 | 无目标 | 请回答 | 学生跟踪模式 |
| 5 | 教师走动 | 无结果 | 教师跟踪模式 |
| 6 | 无目标 | 无结果 | 全景模式 |
因此，结合行为状态和教学场景语句可对应出当前的教学场景。进而根据该教学场景下的导播切换策略来控制各跟踪摄像机的运动，并拼接得到符合该教学场景的组合视频。
此外，主课堂控制系统中的音视频处理系统同时可实现多种录制方式，如多机位画面同时分开录制及导播拼接画面的实时录制等，以便后期进行教学资源的编辑。为了解决性能的问题，可采用GPU编解码方案，同时串流出去的各路机位视频可先缩小视频尺寸再编码，因为这些画面主要是提供给下述远程手工导播控制系统的，不需要全高清的图像。
为了支持第三方观摩和远程实时手工导播功能，引入了远程全手工导播功能。如图2所示，音视频流接收系统接收主课堂中各路机位的视频画面，并同时以小视频的方式呈现在该系统界面中，以便在手工导播时能够实时观看到各路画面的情况，而做出符合当前教学场景的画面切换。远程导播控制系统负责接收并处理手工导播台发送过来的各种导播控制信号，包括选择机位、摄像机的云台控制、预置位调用，及手工导播和自动导播的切换开关等，将这些信号转换为主课堂导播控制系统能够识别的消息。消息处理系统负责将远程导播控制系统生成的手工导播控制消息，通过消息服务器发送给主课堂的导播控制系统，以便其执行手工导播指令，实现导播画面的切换；同其也能够接收来自主课堂控制系统发送过来的控制信号，并转发给本地的远程导播控制系统，实现双方的交互。
因此，本发明提供的技术方案支持教学场景下对教师和学生运动的实时跟踪，支持通过对语音和肢体动作的分析实现教学场景的自动评估和预测，也支持多机位镜头导播切换，减少了由摄像机跟踪过程中产生的垃圾画面，还支持自动、半自动和全手工三种导播模式，以及支持遥控器本地手工导播、远程全手工导播。
图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂导播系统的示意图。
本发明实施例提供的一种在线课堂导播系统可以包括：
场景识别单元302，用于根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；
控制单元304，连接至所述场景识别单元302，用于根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动并通知视频拼接单元306进行视频拼接；
视频拼接单元306，连接至所述控制单元304，用于根据所述教学场景对所述多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。
上述场景识别单元302可以包括图2所示的运动目标分析系统、语音识别系统和场景识别系统。控制单元304可以包括图2所示的导播控制系统。视频拼接单元306可以包括图2所示的音视频处理系统。
相较于先前技术，根据本发明提供的在线课堂远程导播方法及系统，基于采集的视频数据识别出教学场景，根据教学场景来控制各跟踪摄像机的拍摄运动，因此不会因为监测对象的实时运动使得跟踪画面的频繁变化，从而解决了实际输出画面效果不佳的问题。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种在线课堂导播方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；
根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动；
对所述多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据输入的多路所述第一视频数据和输入的音频数据识别出所述教学场景。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据输入的多路所述第一视频数据和输入的音频数据识别出所述教学场景，包括：
预置行为状态、教学场景语句与教学场景的一一对应关系；
根据所述第一视频数据检测监测对象并分析所述监测对象的行为状态；
根据所述音频数据识别出教学场景语句；
结合所述监测对象的行为状态和所述教学场景语句，从所述对应关系中查找出对应的教学场景。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动，包括：
每一教学场景对应一导播切换策略，根据识别出的教学场景查找出对应的导播切换策略；
根据所述对应的导播切换策略控制所述跟踪摄像机的拍摄运动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述对应的导播切换策略对所述多路第二视频数据进行拼接。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述教学场景至少包括：
板书场景、学生跟踪场景、VGA演示场景、学生跟踪场景、教师跟踪场景、全景跟踪场景。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
根据手工导播设备发送的导播控制信号远程控制所述多个跟踪摄像机的拍摄运动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
第三方平台远程接收多路所述第二视频数据和所述组合视频数据。
9.一种在线课堂导播系统，其特征在于，包括：
场景识别单元，用于根据输入多路第一视频数据识别出教学场景；
控制单元，连接至所述场景识别单元，用于根据识别出的教学场景控制多个跟踪摄像机的拍摄运动，并通知视频拼接单元进行视频拼接；
所述视频拼接单元，连接至所述控制单元，用于根据所述教学场景对所述多个跟踪摄像机采集的多路第二视频数据进行拼接，得到符合所述教学场景的组合视频数据。
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