CN108391077A - 一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，包括有装置主体与系统软件，装置主体分别包括有摄像机，摄像机分别有第一摄像机与第二摄像机，第一摄像机设置于讲台黑板墙上，第二摄像机设置于讲台正前方，摄像机为4K超高清摄像机，系统软件包括有采集模块、图像识别分析模块、抠图编码模块与录制模块，系统软件连接装置主体，有效的解决在类似课堂模试的以及现场活动中多摄像机拍摄录制问题。通过本装置的录制方法，可减少现场活动拍摄的摄像机数量，减少摄像机拍摄角度的调整，镜头的缩放，焦距的调整等一系列复杂工作，减少人工参与对活动的干扰，减少人工失误的影响，提高拍摄质量，减少录播系统及类似产品的使用难度。

Description

一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置

技术领域

本发明涉及自动拍摄录制装置，尤其涉及一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置。

背景技术

近年来，录播系统应用越来越广泛，各行各业活动现场实时录制、直播、后期点播等需求快速增长，录制下来的视频文件用于记录、学习、分享。尤其在学校、教育培训行业，优质视频资源建设是学校教育信息化建设的重点方向，如优课，微课，精品课程等视频资源的的视频录制。因此，能简单生成一部具有高观赏性，效果好的视频课程资源是各行各业非常迫切的愿望。然而，当前整个视频录播行业对这个需求的产品化应用支撑一直没能达到用户的期望。尤其是自动跟踪和自动导播功能更是行业应用的痛点。

在现有的视频拍摄中，为了保障各个角落的情景都能被清晰录制，通常需在多个不同位置安装摄像机，进行多方位，多角度的拍摄，摄像机还能进行云台转动调整拍摄角度，也能进行镜头缩放调整拍摄目标在镜头画面中的大小，并通过焦距拉伸，调整镜头画面中目标的清晰度，因此传统的视频录制的特写抓拍，镜头跟踪，镜头画面切换等功能的实现上存在着一系列复杂的机械操作，还需要由专人执守某个位置进行拍摄操作，由于场景中人物角色活动的不确定性，及场景变化的迅速，在人工导播录制操作时，很容易出现误操作，如漏拍、镜头抖动，跟拍延迟等不准确的情况，会导致活动现场的精彩镜头漏拍，拍摄到垃圾镜头，出现镜头模糊等严重影响视频观赏效果的情况，因此还需进行后期的人工视频编辑工作，也是非常的耗时耗力，错过的精彩片段无法弥补。本装置就是为解决此类行业应用的痛点问题而专门研发的。

发明内容

为解决以上所述的问题，本发明有效的解决在类似课堂模试的教学、培训、会议、演绎等现场活动中多摄像机拍摄录制问题。通过本装置的录制方法，可减少现场活动拍摄的摄像机数量，减少摄像机拍摄角度的调整，镜头的缩放，焦距的调整等一系列复杂工作，减少人工参与对活动的干扰，减少人工失误的影响，提高拍摄质量，减少录播系统及类似产品的使用难度，加速录播系统类的产品推广。

结合以上所述的问题，本发明提供了一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，包括有装置主体与系统软件，所述装置主体分别包括有摄像机，所述摄像机分别有第一摄像机与第二摄像机，所述第一摄像机设置于讲台黑板墙上，所述第二摄像机设置于讲台正前方，所述摄像机为4K超高清摄像机，所述系统软件包括有采集模块、图像识别分析模块、抠图编码模块与录制模块，所述系统软件连接装置主体；

根据所述系统软件与装置主体，所述采集模块分别连接第一摄像机与第二摄像机，所述采集模块对原始视频流和老师电脑的视频画面进行采集，所述第一摄像机与第二摄像机的4K分辨率视频流通过网络或视频线进行采集，得到4K分辨率的视频流，电脑画面直接采集1080P分辨率；

所述图像识别分析模块与抠图编码模块均接收到4K的全景视频帧和电脑画面视频流；

所述抠图编码模块将接收到的视频都重新编码为1920*1080分辨率的视频帧，作为全景高清画面给到录制程序进行录制，所述图像识别分析模块同时对收到的视频进行分析，所述图像识别分析模块检测到有特定人物行为需要特写拍摄时，将需要特写的图像区域信息发送给抠图编码模块；

所述抠图编码模块接收到图像识别分析模块的命令时，从原4K分辨率的视频帧中对该区域进行视频帧抠图，通过需要特写的人物目标为中心像素点计算，向四周延伸，抠取1920*1080分辨率的区域，并拉伸放大到原视频帧的尺寸，若四个方向上的某一方的区域不能抠取到足够的区域，则向不足够的方向的对面平移相应的分辨率，弥补画面尺寸的不足；

所述抠图编码模块将抠好的图片作为一路特写画面做为输出，给到录制程序，同时发送录制切换指令给录制模块，切换到指定的画面录制，代替了原方案中的特写拍摄相机；

所述分析程序检测到老师电脑的课件展示有变化时，会发送到录制程序切换录制画面到老师电脑的信号。

进一步，所述第一摄像机拍摄学生座位区域，所述第二摄像机拍摄老师讲台区域。

进一步，所述第一摄像机安装于老师讲台黑板所在墙上2至2.5米。

进一步，所述第二摄像机安装于距离黑板正前方7.5至9米，离地1.8至2.5米。

进一步，所述系统软件通过网络分别连接第一摄像机与第二摄像机。

进一步，所述第一摄像机与第二摄像机下方均设置有闪光灯。

附图说明

图1是本发明的系统流程图。

图2是本发明的装置主体示意图。

图3是本发明的系统软件示意图。

图4是本发明的摄像机示意图。

结合图1至图4的标注所示：装置主体1、系统软件2、摄像机3、补光灯4、采集模块21、图像识别分析模块22、抠图编码模块23、录制模块24、第一摄像机31、第二摄像机32。

具体实施方式

参考图1至图4，一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，包括有装置主体1与系统软件2，装置主体1外部设置有有摄像机3，装置主体1内部设置有系统软件2，摄像机3分别有第一摄像机31与第二摄像机32，第一摄像机31设置于讲台黑板墙上，第二摄像机32设置于讲台正前方，摄像机3为4K超高清摄像机，系统软件2包括有采集模块21、图像识别分析模块22、抠图编码模块23与录制模块24，系统软件2连接装置主体1。

一台电脑(做为老师电子课件播放展示，也用于运行录制程序)，一套自动拍摄录制系统软件2，系统软件2包括四个程序模块，其中一个采集模块21，一个图像识别分析模块22，一个抠图编码模块23，一个录制模块24。

通过使用两个4k超高清摄像机，分别拍摄学生座位区域，老师讲台区域，采集模块21先采集两个相机的原始视频流和老师电脑的视频画面，相机的按4K分辨率视频流通过网络或视频线进行采集，得到4K分辨率的视频流，电脑画面直接采集1080P分辨率，然后把4K的全景视频帧和电脑画面视频流都发送到图像识别分析模块22和抠图编码模块23，

抠图编码模块23把收到的视频都重新编码为1920*1080分辨率的视频帧，做为全景高清画面给到录制程序进行录制，因此录制下来的视频文件还是1920*1080分辨率的视频，图像识别分析模块22同时对收到的视频进行分析，当图像识别分析模块22检测到有特定人物行为(如学生的站立，坐下，老师的走动，站定，老师课件电脑画面变化等)需要特写拍摄时，会将需要特写的图像区域信息发送给抠图编码模块23，抠图编码模块23收到要对视频帧中某些区域需要进行特写放大拍摄录制的命令时，便从原4K分辨率的视频帧中对该区域进行视频帧抠图，以需要特写的人物目标为中心像素点计算，向四周延伸，抠取1920*1080分辨率的区域，并拉伸放大到原视频帧的尺寸，若四个方向上的某一方的区域不能抠取到足够的区域，则向不足够的方向的对面平移相应的分辨率，以弥补画面尺寸的不足。

然后将抠好的图片作为一路特写画面做为输出，给到录制程序，同时发送录制切换指令给录制模块24，切换到指定的画面录制，代替了原方案中的特写拍摄相机。当分析程序检测到老师电脑的课件展示有变化时，也会发送到录制程序切换录制画面到老师电脑的信号。图像识别分析模块22也替代了原来的人工导播操作，使得整套装置相比与传统的录播系统实现了安装使用更简单，拍摄效果更理想的颠覆式改变，在当前的教育教学课程视频录播产品中，一般需要拍摄的情景包括老师讲台全景，老师人物特写，学生坐位区域全景、学生人物特写、黑板板书、老师电脑课件播放画面等几个情景需要进行录制，为了考虑网络传输的流畅和存储空间成本节约，录制的视频分辨率要求最高不高于高清视分辨率1920*1080,即行业上称的2K标准，其中老师讲台全景，老师人物特写，学生区域全景、学生人物特写四个情景的拍摄在当前行业的拍摄方案中都需要提供四个云台摄像机进行单独拍摄,通过在四个镜头画面和老师课件的画面之间进行导播切换来直接录制和直播的内容丰富多彩。

所述系统软件2通过网络分别连接第一摄像机31与第二摄像机32，所述第一摄像机31与第二摄像机32下方均设置有闪光灯4

第一摄像机31拍摄学生座位区域，所述第二摄像机32拍摄老师讲台区域，第一摄像机31安装于老师讲台黑板所在墙上2至2.5米，第二摄像机32安装于距离黑板正前方7.5至9米，离地1.8至2.5米。

本发明主要实现了一种基于4K超清摄像机输出的4K画面抠图技术与图像识别技术相结合的实时自动录制方法，由于4K相机输出的视频的分辨率为4096×2160，是当前高清视频2K分辨率(1920*1080)的4倍，可在其中某个局部抠取1920*1080的分辨率的局部画面做为人物的特写画面。

因此通过本发明方法，可实现一个单镜头摄像机输出多个不同的画面，画面可以是各种不同的拍摄内容或相同拍摄内容的不同缩放倍数，并且拍摄的画质可达到1920*1080P的高清效果。

从而可以达到一个摄像机代替多个摄像机拍摄的目标。再结合现有的图像识别技术，通过对现场人物活动画面的分析，实时分析出人物的特定行为，根据分析结果自动调整特写画面的抠取与录制画面的切换，可轻松实现精品课程视频录制，在这种教学视频录制的装置中只需两个4K高清的定焦镜头即可实现与原来多相机拍摄方案相同的需求，并实现更好的拍摄效果，同时大大简化了整套产品的设备数量，实施安装，使用难度。

本拍摄录制装置可应用于课堂教学、会议、培训、网络公开课等情景的自动拍摄录制，直播等应用。同时图像识别的功能还可用于统计活动中人物行为，如对教学情景中的人物行为进行分析统计等。通过人物行为数据的累积，可产生行为大数据，结合大数据还可以指导教学流程的改进。

本发明的有益效果是，本发明作为一个新型的视频录制装置，带来了以下有益效果：1.减少了传统或当前录播系统拍摄录制方案的相机设备投入，降低了系统安装的施工难度，2.减少了录制的视频文件中产生垃圾镜头的频率，提高了拍摄效果和拍摄质量，3.在最少的设备投入情况下避免了关键场景漏失录制的情形，4.减少了后期人工视频编辑工作的工作量，5.减少了录播系统的使用难度，和用户学习成本，加速了产品的市场推广。

Claims (6)

1.一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，包括有装置主体(1)与系统软件(2)，其特征在于：所述装置主体(1)外部设置有摄像机(3)，所述装置主体(1)内部设置有系统软件(2)，所述摄像机(3)分别有第一摄像机(31)与第二摄像机(32)，所述第一摄像机(31)设置于讲台黑板墙上，所述第二摄像机(32)设置于讲台正前方，所述摄像机(3)为4K超高清摄像机，所述系统软件(2)包括有采集模块(21)、图像识别分析模块(22)、抠图编码模块(23)与录制模块(24)，所述系统软件(2)连接装置主体(1)；

根据所述系统软件(2)与装置主体(1)，所述采集模块(24)分别连接第一摄像机(31)与第二摄像机(32)，所述采集模块(24)对原始视频流和老师电脑的视频画面进行采集，所述第一摄像机(31)与第二摄像机(32)的4K分辨率视频流通过网络或视频线进行采集，得到4K分辨率的视频流，电脑画面直接采集1080P分辨率；

所述图像识别分析模块(22)与抠图编码模块(23)均接收到4K的全景视频帧和电脑画面视频流；

所述抠图编码模块(23)将接收到的视频都重新编码为1920*1080分辨率的视频帧，作为全景高清画面给到录制程序进行录制，所述图像识别分析模块(22)同时对收到的视频进行分析，所述图像识别分析模块(22)检测到有特定人物行为需要特写拍摄时，将需要特写的图像区域信息发送给抠图编码模块(23)；

所述抠图编码模块(23)接收到图像识别分析模块(22)的命令时，从原4K分辨率的视频帧中对该区域进行视频帧抠图，通过需要特写的人物目标为中心像素点计算，向四周延伸，抠取1920*1080分辨率的区域，并拉伸放大到原视频帧的尺寸，若四个方向上的某一方的区域不能抠取到足够的区域，则向不足够的方向的对面平移相应的分辨率，弥补画面尺寸的不足；

所述抠图编码模块(23)将抠好的图片作为一路特写画面做为输出，给到录制程序，同时发送录制切换指令给录制模块(24)，切换到指定的画面录制，代替了原方案中的特写拍摄相机；

所述图像识别分析模块(22)分析程序检测到老师电脑的课件展示有变化时，会发送到录制程序切换录制画面到老师电脑的信号。

2.根据权利要求1所述一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，其特征在于：所述第一摄像机(31)拍摄学生座位区域，所述第二摄像机(32)拍摄老师讲台区域。

3.根据权利要求1或2所述一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，其特征在于：所述第一摄像机(31)安装于老师讲台黑板所在墙上2至2.5米。

4.根据权利要求1或2所述一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，其特征在于：所述第二摄像机(32)安装于距离黑板正前方7.5至9米，离地1.8至2.5米。

5.根据权利要求1所述一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，其特征在于：所述系统软件(2)通过网络分别连接第一摄像机(31)与第二摄像机(32)。

6.根据权利要求1所述一种简易精品课程视频自动拍摄录制装置，其特征在于：所述第一摄像机(31)与第二摄像机(32)下方均设置有补光灯(4)。