CN106572385A - 一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，包括如下步骤：S1，采集两路源视频，将第一源视频和第二源视频以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列；S2，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像进行处理，获取前景图像；S3，从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像；S4，重复步骤S2～S3，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频，通过网络实时将输出视频传输到学生机并进行实时显示。该方法降低了视频带宽占用，有效地满足了用户的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像叠加方法，尤其涉及一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，属于多媒体教学技术领域。
背景技术
多媒体(Multimedia)是多种媒体的综合，一般包括文本、声音和图像等多种媒体形式。多媒体是信息化的体现，也是社会发展的趋势，多媒体教育是信息化的一个部分，大力促进多媒体教育已成为教育发展的潮流。
由于多媒体固有的融合文本、声音和图像等多种媒体形式的特点，教学中往往使用多媒体技术，有利于提高教师的专业水平，有利于教师整合教学资源。多媒体教学技术能弥补传统教学中的不足，是新型的科学教学技术。
目前，在采用多媒体技术的远程培训中，讲师需要将课件(PPT/或其他文档)、电脑桌面向学生共享，但上课学生看电脑的时候看不到教师的表情、动作、肢体语言，因此会遗漏老师的肢体表达信息，除此之外，其互动性及趣味性也较差。
为了解决上述问题，在公开号为CN 104469089 A的中国专利申请中，公开了一种多媒体互动教学系统及教学方法，包括：数据采集模块：采集视频流；还包括：抠像模块：对采集到的视频流进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像；影像合成模块：将获取的前景图像用异形窗口的形式在所有窗口的最前端实时显示；影像传输及实时显示模块：将教师机上的含有合成影像的异形窗口通过网络实时传输到学生机并进行实时显示。系统通过摄像头获取教师讲课画面，通过网络实时传输给抠像模块进行前景人物图像的提取，通过影像合成模块将提取出的前景人物图像以异形窗口的形式与教师机正在播放的课件叠加，在教师机实时显示，同时将合成的影像以视频流的形式通过网络实时传输给学生机，教师“钻”进电脑里，提高了教学的互动性及趣味性。
但是，多媒体互动教学系统中人物图像与实时背景图像(如教师机上正在演示的ppt、word等)作为两路源视频存在，分别以视频流的形式通过网络传输给学生机进行实时显示，增大了视频带宽占用，对视频宽带要求较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法。
为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，包括如下步骤：
S1，采集两路源视频，将第一源视频和第二源视频以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中；
S2，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像，对所述图像进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像；
S3，从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像；
S4，重复步骤S2～S3，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频，通过网络实时将输出视频传输到学生机并进行实时显示。
其中较优地，在步骤S1中，所述第一源视频为讲师视频，利用摄像头进行数据采集，获取视频流，并将所述视频流以帧为单位存储到第一视频帧队列中。
其中较优地，在步骤S1中，所述第二源视频为课件或电脑桌面的内容转换成的视频流。
其中较优地，将课件或电脑桌面的内容采用虚拟打印技术转换成视频流，作为所述第二源视频，并将所述视频流以帧为单位存储到第二视频帧队列中。
其中较优地，在步骤S3中，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，包括如下步骤：
S21，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像，获取背景图像；
S22，将图像转换为HLS，通过对其H部分的图像进行分析，获取背景色；其中，HSL是一种颜色标准，H为色调：
S23，对采集到的图像区域内的每个点进行取样，与背景色进行对比，将色调不同的点取出组成前景图像。
其中较优地，在步骤S3中，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，包括如下步骤：
从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频的图像，作为背景图像；
通过像素计算在提取的背景图像中设置前景图像的叠加位置；
根据背景图像中设置的叠加位置，将获取的前景图像和提取的背景图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像。
其中较优地，通过像素计算在提取的背景图像中设置前景图像的叠加位置，包括如下步骤：
获取第一视频中一帧图像的像素，以及前景图像在所述图像中的位置；
获取第二视频中一帧图像的像素；
根据第一视频中一帧图像的像素、前景图像在所述第一视频中一帧图像中的位置以及第二视频中一帧图像的像素，根据公式：前景图像在第一视频中一帧图像的位置/第一视频中一帧图像的像素＝前景图像在第二视频中的图像的相对位置/第二视频中一帧图像的像素；计算前景图像在第二视频中的图像的相对位置。
本发明所提供的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，采集两路源视频，并将两路源视频以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中。然后分别进行处理，将从第一源视频获取的前景图像和第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新的图像。重复以上的处理步骤，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频，通过网络实时将输出视频传输到学生机并进行实时显示。该方法不仅提高了教学的互动性及趣味性。而且，将两路源视频合并为一路输出视频，降低了视频带宽占用，很好地满足了用户的使用需求。
附图说明
图1为本发明所提供的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
如图1所示，本发明所提供的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，包括如下步骤：首先，采集两路源视频，将第一源视频A和第二源视频B以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中。然后，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频A的图像，对其进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像；从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频B的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像。最后，重复以上的处理步骤，不断从第一视频帧队列中提取第一源视频A的图像进行处理，获取前景图像；并将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频C，通过网络实时将输出视频C传输到学生机并进行实时显示。下面对这一过程做详细具体的说明。
S1，采集两路源视频，将第一源视频A和第二源视频B以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中。
在本发明所提供的实施例中，包括两路源视频，第一源视频A为讲师视频，利用摄像头进行数据采集，获取视频流，并将其以帧为单位存储到第一视频帧队列中。第二源视频B为课件或电脑桌面的内容转换成的视频流。其中，课件为ppt文档或者word文档等授课课件，采用虚拟打印技术、PDF接口等技术对课件进行数据化，转换成视频流。在本发明所提供的实施例中，将课件或电脑桌面的内容采用虚拟打印技术转换成视频流，作为第二源视频B，并将其以帧为单位存储到第二视频帧队列中。
S2，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频A的图像，对其进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像。
从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频A的图像，对其进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像，具体包括如下步骤：
S21，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像，获取背景图像；
S22，将图像转换为HLS，通过对其H部分的图像进行分析，获取背景色；其中，HSL色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对色调(H)、饱和度(S)、亮度(L)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色，HSL即是代表色调、饱和度、亮度三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。
S23，对采集到的图像区域内的每个点进行取样，与背景色进行对比，将色调不同的点取出组成前景图像。
将采集得到的图像数据送入图形处理器(GPU)；对区域内的每个点进行取样；与背景色进行对比，将色调不同的点取出组成前景图像。对得到的前景图像和背景图像进行对比，通过调节透明度值进行局部平滑，减少噪音；经过处理后的前景图像送回中央处理器(CPU)；进行进一步的合成图像处理。
S3，从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频B的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像。
当对一帧第一视频帧队列中的图像进行处理，获取前景图像之后，从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频B的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，新图像即为传输到学生机并进行实时显示的图像。具体包括如下步骤：
从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频B的图像，作为背景图像；
通过像素计算在提取的背景图像中设置前景图像的叠加位置；具体包括如下步骤：
获取第一视频中一帧图像的像素，以及前景图像在该帧图像中的位置；
获取第二视频中一帧图像的像素；
根据第一视频中一帧图像的像素、前景图像在该帧图像中的位置以及第二视频帧队列中的第二视频中一帧图像的像素，根据公式：前景图像在第一视频中一帧图像的位置/第一视频中一帧图像的像素＝前景图像在第二视频中的图像的相对位置/第二视频中一帧图像的像素；计算前景图像在第二视频中的图像的相对位置。
根据背景图像中设置的叠加位置，将获取的前景图像和提取的背景图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像。
S4，重复步骤S2～S3，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频C，通过网络实时将输出视频C传输到学生机并进行实时显示。
当作为背景图像的第二源视频B的一帧图像和获取的前景图像叠加处理完成后，重复步骤S2～S3，不断从第一视频帧队列中提取第一源视频A的图像进行处理，获取前景图像；并将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频C，通过网络实时将输出视频C传输到学生机并进行实时显示。
综上所述，本发明所提供的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，首先采集两路源视频，将第一源视频A和第二源视频B以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中。然后，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频A的图像，对其进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像；从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频B的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新的图像。最后，重复以上的处理步骤，不断从第一视频帧队列中提取第一源视频A的图像进行处理，获取前景图像；并将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的第二源视频B的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频C，通过网络实时将输出视频C传输到学生机并进行实时显示。该方法不仅提高了教学的互动性及趣味性。而且，将两路源视频合并为一路输出视频，降低了视频带宽占用，很好地满足了用户的使用需求。
上面对本发明所提供的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (7)
1.一种用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于包括如下步骤：
S1，采集两路源视频，将第一源视频和第二源视频以帧为单位分别存储到第一视频帧队列和第二视频帧队列中；
S2，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像，对所述图像进行处理，将感兴趣的运动目标提取出来，获取前景图像；
S3，从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频的图像，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像；
S4，重复步骤S2～S3，直至将第一视频帧队列和第二视频帧队列中的图像全部处理完毕，将合成的所有的新图像合并为一路输出视频，通过网络实时将输出视频传输到学生机并进行实时显示。
2.如权利要求1所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述第一源视频为讲师视频，利用摄像头进行数据采集，获取视频流，并将所述视频流以帧为单位存储到第一视频帧队列中。
3.如权利要求1所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述第二源视频为课件或电脑桌面的内容转换成的视频流。
4.如权利要求3所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于：
将课件或电脑桌面的内容采用虚拟打印技术转换成视频流，作为所述第二源视频，并将所述视频流以帧为单位存储到第二视频帧队列中。
5.如权利要求1所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于在步骤S3中，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，包括如下步骤：
S21，从第一视频帧队列中提取一帧第一源视频的图像，获取背景图像；
S22，将图像转换为HLS，通过对其H部分的图像进行分析，获取背景色；其中，HSL是一种颜色标准，H为色调：
S23，对采集到的图像区域内的每个点进行取样，与背景色进行对比，将色调不同的点取出组成前景图像。
6.如权利要求1所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于在步骤S3中，将获取的前景图像和从第二视频帧队列中提取的一帧第二源视频的图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像，包括如下步骤：
从第二视频帧队列中提取一帧第二源视频的图像，作为背景图像；
通过像素计算在提取的背景图像中设置前景图像的叠加位置；
根据背景图像中设置的叠加位置，将获取的前景图像和提取的背景图像进行图像叠加处理，合成一帧新图像。
7.如权利要求6所述的用于远程培训视频呈现的图像叠加方法，其特征在于通过像素计算在提取的背景图像中设置前景图像的叠加位置，包括如下步骤：
获取第一视频中一帧图像的像素，以及前景图像在所述图像中的位置；
获取第二视频中一帧图像的像素；
根据第一视频中一帧图像的像素、前景图像在所述第一视频中一帧图像中的位置以及第二视频中一帧图像的像素，根据公式：前景图像在第一视频中一帧图像的位置/第一视频中一帧图像的像素＝前景图像在第二视频中的图像的相对位置/第二视频中一帧图像的像素；计算前景图像在第二视频中的图像的相对位置。
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