CN104735413A - 一种在线课堂中的画面切换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线课堂中的画面切换方法，上述方法包括以下步骤：第一摄像机采集当前教学区域图像；按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，按照预设控制策略，控制画面切换。本发明还提供一种在线课堂中的画面切换装置，上述设备包括：摄像机和控制设备，所述摄像机与控制设备相连；所述摄像机，用于采集当前教学区域图像；所述控制设备，用于按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，并获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，所述控制设备还用于按照预设控制策略，控制画面切换。

Description

一种在线课堂中的画面切换方法及装置

技术领域

本发明属于图像切换技术领域，尤其涉及一种在线课堂中的画面切换方法及装置。

背景技术

在精品课堂的录制和同步课堂的实际应用中，需要实现对老师进行实时的跟踪，当老师靠近黑板开始写字时，需要控制摄像机拉近镜头，对黑板的写字区域进行放大拍摄，以方便拍摄的字体清晰可见。

为了达到上述拍摄效果，需要实时检测老师靠近黑板写字的状态，现在常用的方法是通过在黑板前方的区域，画一条绊线，当老师穿越这条绊线靠近黑板时，表示老师靠近黑板准备写板书，此时驱动跟踪摄像机拉近镜头对黑板进行特写；当老师从黑板穿越绊线时，表示老师停止板书离开黑板，此时驱动跟踪摄像机恢复对老师的跟踪。但当老师在绊线附近徘徊或当老师在写板书静止不动或者微小的运动时，由于光线的变化或算法的误差等原因导致检测出的目标有时是靠近黑板的手(在绊线内侧)，有时则是老师的后背(在绊线的外侧)，还有些时候是整个老师(其中心点在绊线的内侧)，这会使摄像机在板书和老师跟踪之间频繁的切换，导致画面无法正常观看。

发明内容

本发明提供一种在线课堂中的画面切换方法与设备，以解决上述问题。

本发明提供一种在线课堂中的画面切换方法。上述方法包括以下步骤：第一摄像机采集当前教学区域图像；按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，按照预设控制策略，控制画面切换。本发明还提供一种在线课堂中的画面切换设备，上述设备包括：包括：摄像机和控制设备，所述摄像机与控制设备相连；所述摄像机，用于采集当前教学区域图像；所述控制设备，用于按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，并获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，所述控制设备还用于按照预设控制策略，控制画面切换。相较于先前技术，根据本发明提供的在线课堂中的画面切换方法与设备，通过将图像进行区域划分，当目标运动对象在划分后的区域内运动时，根据目标运动对象所处的划分后的区域，根据预设策略控制画面切换。这样即使目标在黑板前徘徊运动，也可以确保摄像机进行正确的板书和目标跟踪，不会因教师讲课过程中来回走动产生的画面频繁切换，这样减少了垃圾镜头，保证了画面的正常观看。

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较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换方法的流程图；

图2所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换方法中区域划分的示意图；

图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换设备的结构图。

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。

如图1所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换方法的流程图。如图1所示，本发明的较佳实施例提供在线课堂中的画面切换方法包括步骤101-103。

步骤101：第一摄像机采集当前教学区域图像；

所述第一摄像机固定在所述教学区域顶部并且所述第一摄像机以预设的俯视角拍摄整个教学区域。

步骤102：按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，获取划分后的区域；若划分后的区域为三个区域即第一区域、第二区域、第三区域；其中，所述第一区域与所述教学区域中黑板之间的距离小于所述第二区域与所述教学区域中黑板之间的距离；所述第二区域与所述教学区域中黑板之间的距离小于所述第三区域与所述教学区域中黑板之间的距离。

针对划分后的区域，建立区域所占画面像素总数与时间阈值对照表；当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪；当教师由所述第二区域进入所述第一区域并且所述教师在所述第一区域停留时间大于所述第一区域所占画面像素总数对应的时间阈值，则第二摄像机进行板书跟踪；当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪；当教师由所述第二区域进入所述第三区域时并且所述教师在所述第三区域停留时间大于所述第三区域所占画面像素总数对应的时间阈值，则第二摄像机进行教师跟踪。

步骤103：当在划分后的区域内存在目标运动对象时，按照预设控制策略，控制画面切换。若所述目标运动对象为教师，则当所述教师位于所述第一区域时，进行板书跟踪；当所述教师位于所述第三区域时，进行教师跟踪。

当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪；当教师由所述第二区域进入所述第一区域时，第二摄像机进行板书跟踪；当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪；当教师由所述第二区域进入所述第三区域时，第二摄像机进行教师跟踪。

当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪，若后续所述教师由所述第二区域进入所述第三区域，则第二摄像机仍进行教师跟踪。

当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪，若后续所述教师由所述第二区域进入所述第一区域，则第二摄像机仍进行板书跟踪。

下面举例进行详细说明：

在在线课堂中，在教室顶部安装一个固定的分析摄像机，该分析摄像机以俯视角拍摄整个教室的教学区域画面，得到大小为640×480个像素的教学区域图像，如图2所示，该教学区域图像中包含有黑板、讲台和教师，在该图像中的黑板与讲台之间画两条分割线L1、L2，分割线L1和L2将整个教学区域图像划分为三个区域，依次为S1区域、S2区域和S3区域，其中，黑板位于S1区域中，S2区域与S1区域相邻，S3区域与S2区域相邻。

假设分析摄像机采集到该教学区域中的目标运动对象为教师，教师正站在讲台旁边(即教学区域图像中的S3区域)讲课时，跟踪摄像机跟踪拍摄教师，当教师在讲课过程中走到位于讲台与黑板之间的S2区域，并停留在S2区域中继续讲课，跟踪摄像机仍继续拍摄教师，当教师要进行板书走向黑板进入S1区域时，跟踪摄像机停止拍摄教师，切换为拍摄黑板的板书，以便学生更清楚地看到黑板上的板书内容。教师写完板书后对板书进行讲解，并由S1区域走入S2区域，跟踪摄像机继续拍摄黑板的板书，当教师由S2区域走到S3区域时跟踪摄像机停止拍摄黑板的板书，切换为跟踪拍摄教师。

当教师在讲课过程中由S3区域再次进入S2区域时，跟踪摄像机继续进行教师跟踪，拍摄教师的教学画面，此时，教师在讲课过程中来回走动并再次由S2区域进入S3区域，跟踪摄像机仍进行教师跟踪，保持教师讲课画面的拍摄，不进行画面切换。这样减少了垃圾镜头，可防止教师因讲课过程中的来回走动引起摄像机在跟踪教师讲课画面和教师的板书画面中来回切换，影响画面的正常观看。

假设教师在S1区域进行板书，教师在板书或讲解板书的过程中在S2和S1区域之间来回走动，假设教师在S1区域板书，板书后在对板书讲解的过程中由S1区域移动到了S2区域，这时跟踪摄像机继续进行板书跟踪，拍摄板书画面，当在对板书的讲解过程中教师由S2区域再次进入S1区域，则跟踪摄像机仍继续进行板书跟踪，对教师的板书画面进行拍摄，这样防止了教师因讲课过程中的来回走动引起的摄像机在跟踪教师讲课和教师的板书画面中的来回切换，减少了垃圾镜头，保证了画面的正常观看。

在另一个优选的实施例中，由于每个教室的现实环境不尽相同，假设讲台到黑板的之间的实际区域比较窄的情况时，本实施例中仍将大小为640×480个像素的教学区域图像进行区域划分，为了达到更好的跟踪效果，在区域的划分过程中，将S2区域的面积划分的大一点，得到划分后的S1区域的大小为80×480个像素，S2区域的大小为100×480个像素，S3区域的大小为460×480个像素。通过计算得到S1区域所占画面像素总数的比例N为(80×480)/(640×480)＝1/8，S2区域所占画面像素总数的比例N为(400×480)/(640×480)＝5/8，S3区域所占画面像素总数的比例N为(160×480)/(640×480)＝1/4。根据表1(区域所占画面像素总数与时间阈值对照表)，得到与S1区域对应的时间阈值为0.5s，得到与S2区域对应的时间阈值为0s，得到与S3区域对应的时间阈值为2s。

假设分析摄像机采集到的图像中的目标运动对象为教师，教师正由原来所在的S3区域进入S2区域，跟踪摄像机继续进行教师跟踪，拍摄教师教学画面，当教师由S2区域进入S1区域并且检测到教师在S1区域停留时间超过0.5s，则跟踪摄像机停止拍摄教师讲课画面，切换为跟踪板书画面，进行板书跟踪；假设教师由S1区域进入S2区域时，跟踪摄像机继续进行板书跟踪，再当教师由S2区域进入S3区域时并且教师在S3区域停留时间大于2s，则跟踪摄像机进行教师跟踪，拍摄教师教学画面。这样避免了因划分后的各区域的面积占比较小时造成了教师讲课过程中在各区域之间来回走动产生的画面频繁切换，这样减少了垃圾镜头，保证了画面的正常观看。

表1

	N<1/12	1/12≤N≤1/6	1/6<N≤1/4
				S1区域	0s	0.5s	1s
S2区域	0s	0s	0s
				S3区域	0s	1s	2s

图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换设备结构图。如图3所示，本发明的较佳实施例提供的在线课堂中的画面切换设备，上述设备包括：摄像机301和控制设备302，所述摄像机301与控制设备302相连；所述摄像机301用于采集当前教学区域图像；所述控制设备302用于按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，并获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，所述控制设备302还用于按照预设控制策略，控制画面切换。

此外，关于上述设备的具体操作过程同上述方法所述，故于此不再赘述。

综上所述，根据本发明提供的在线课堂中的画面切换方法与设备，通过将图像进行区域划分，当目标运动对象在划分后的区域内运动时，根据目标运动对象所处的划分后的区域，根据预设策略控制画面切换。这样即使目标在黑板前徘徊运动，也可以确保摄像机进行正确的板书和目标跟踪，不会因教师讲课过程中来回走动产生的画面频繁切换，这样减少了垃圾镜头，保证了画面的正常观看。

以上所述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)

1.一种在线课堂中的画面切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一摄像机采集当前教学区域图像；

按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，获取划分后的区域；

当在划分后的区域内存在目标运动对象时，按照预设控制策略，控制画面切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若划分后的区域为三个区域即第一区域、第二区域、第三区域；其中，所述第一区域与所述教学区域中黑板之间的距离小于所述第二区域与所述教学区域中黑板之间的距离；所述第二区域与所述教学区域中黑板之间的距离小于所述第三区域与所述教学区域中黑板之间的距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述目标运动对象为教师，则当所述教师位于所述第一区域时，进行板书跟踪；当所述教师位于所述第三区域时，进行教师跟踪。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪；

当教师由所述第二区域进入所述第一区域时，第二摄像机进行板书跟踪；

当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪；

当教师由所述第二区域进入所述第三区域时，第二摄像机进行教师跟踪。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪，若后续所述教师由所述第二区域进入所述第三区域，则第二摄像机仍进行教师跟踪。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪，若后续所述教师由所述第二区域进入所述第一区域，则第二摄像机仍进行板书跟踪。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对划分后的区域，建立区域所占画面像素总数与时间阈值对照表；

当教师由所述第三区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行教师跟踪；

当教师由所述第二区域进入所述第一区域并且所述教师在所述第一区域停留时间大于所述第一区域所占画面像素总数对应的时间阈值，则第二摄像机进行板书跟踪；

当教师由所述第一区域进入所述第二区域时，第二摄像机进行板书跟踪；

当教师由所述第二区域进入所述第三区域时并且所述教师在所述第三区域停留时间大于所述第三区域所占画面像素总数对应的时间阈值，则第二摄像机进行教师跟踪。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一摄像机固定在所述教学区域的顶部并且所述第一摄像机以预设的俯视角拍摄整个教学区域。

9.一种在线课堂中的画面切换装置，其特征在于，包括：摄像机和控制设备，所述摄像机与控制设备相连；

所述摄像机，用于采集当前教学区域图像；

所述控制设备，用于按照预设区域划分个数对图像中的教学区域进行划分，并获取划分后的区域；当在划分后的区域内存在目标运动对象时，所述控制设备还用于按照预设控制策略，控制画面切换。