CN109120884A - 用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法 - Google Patents

用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法 Download PDF

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CN109120884A CN201710482882.3A CN201710482882A CN109120884A CN 109120884 A CN109120884 A CN 109120884A CN 201710482882 A CN201710482882 A CN 201710482882A CN 109120884 A CN109120884 A CN 109120884A
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Abstract

本发明提供一种用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法，其中所述装置包括，第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头、第一A/D芯片、第二A/D芯片、第三A/D芯片、第四A/D芯片、第一编码器、第二编码器、第三编码器、第四编码器、FPGA芯片和正四面体安装架；所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头分别设置于所述正四面体安装架的四个面的中心。本发明提供的用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法，通过四个摄像头采集不同的视频数据，经过视频转换后获得不同清晰度的视频数据，并将不同清晰度的视频数据发送给不同的用户，从而使视频播放更加安全、流畅，满足了用户需求。

Description

用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法
技术领域
本发明涉及视频直播技术领域，尤其涉及一种用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法。
背景技术
商学教育体系日渐火热，近些年出现的一种远程教学直播系统可以有效的解决传统教育的地域性、师资等问题，能够利用网络不受地域传播的优势，整合最优秀教育资源和原创知识产权创作者，能够解决传统课堂授课的地域性限制、录播授课的随意性、网络一对一授课的高成本等问题。
现有技术中的直播系统，硬件设备没有针对教学系统进行优化，不能够全方位展现直播授课室的真实情形，不能满足不同等级的学生会员的听课需求，不太适用于课堂教学环境，并且当网络信号不好时，导致视频信号模糊，卡顿或者直播中断；同时，网络信号被窃取现象严重。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法，解决了现有技术中的直播系统，硬件设备没有针对教学系统进行优化，不能够全方位展现直播授课室的真实情形，不能满足不同等级的学生会员的听课需求，不太适用于课堂教学环境，并且当网络信号不好时，导致视频信号模糊，卡顿或者直播中断；同时，网络信号被窃取现象严重。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种用于远程教学的视频采集装置，包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头、第一A/D芯片、第二A/D芯片、第三A/D芯片、第四A/D芯片、第一编码器、第二编码器、第三编码器、第四编码器、FPGA芯片和正四面体安装架；所述第一摄像头与所述第一A/D芯片相连接；所述第一A/D芯片与所述第一编码器相连接；所述第二摄像头与所述第二A/D芯片相连接；所述第二A/D芯片与所述第二编码器相连接；所述第三摄像头与所述第三A/D芯片相连接；所述第三A/D芯片与所述第三编码器相连接；所述第四摄像头与所述第四A/D芯片相连接；所述第四A/D芯片与所述第四编码器相连接；所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三编码器和所述第四编码器均与所述FPGA芯片连接；所述第一摄像头设置于所述正四面体安装架的第一面的中心；所述第二摄像头设置于所述正四面体安装架的第二面的中心；所述第三摄像头设置于所述正四面体安装架的第三面的中心；所述第四摄像头设置于所述正四面体安装架的第四面的中心。
进一步地，所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头均为像素大于800万的CCD摄像头；所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三编码器和所述第四编码器均为libx264编码器。
进一步地，所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头均包括旋转机构和补光灯。
另一方面，本发明提供一种用于远程教学的视频采集系统，包括上述的视频采集装置、中央处理模块和数据收发模块；
所述视频采集装置用于采集原始视频数据，并将所述原始视频数据发送到所述中央处理模块；所述中央处理模块用于将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块；所述数据收发模块用于获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备。
进一步地，还包括降噪模块，所述降噪模块与所述视频采集装置连接，所述降噪模块用于对所述原始视频数据进行降噪处理。
进一步地，还包括加密模块，所述加密模块与所述中央处理模块连接，所述加密模块用于对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
进一步地，所述加密模块包括标识获取单元、标识加密单元和水印嵌入单元；所述标识获取单元与所述标识加密单元连接；所述标识加密单元与所述水印嵌入单元连接；所述标识获取单元用于获取标识信息；所述标识加密单元用于对所述标识信息进行加密，生成水印信息；所述水印嵌入单元用于将所述水印信息嵌入到所述不同清晰度的视频数据中。
再一方面，本发明提供一种使用上述视频采集系统的用于远程教学的直播方法，包括，
采集原始视频数据；
将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据；
获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备，所述用户信息包括用户账户名称、用户账户密码、用户设备IP地址和网络信号质量，其中所述根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备具体为，根据所述用户账户名称和所述用户账户密码确定用户的权限等级；判断所述网络信号质量是否低于预设门限值；若判断获知所述网络信号质量不低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第一清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，若判断获知所述网络信号质量低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第二清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，其中所述第一权限等级高于所述第二权限等级，所述第一清晰度不低于所述第二清晰度。
进一步地，还包括，对所述原始视频数据进行降噪处理。
进一步地，还包括，对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
(三)有益效果
本发明提供的用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法。通过四个摄像头采集不同的视频数据，能够全方位展现直播授课室的真实情形，经过视频转换后获得不同清晰度的视频数据，然后经过加密处理将不同清晰度的视频数据发送给不同的用户，从而使视频播放更加安全、流畅，满足了用户需求。
附图说明
图1为依照本发明实施例的摄像头安装位置示意图；
图2为依照本发明实施例的视频采集装置的结构示意图；
图3为依照本发明实施例的视频采集系统的结构示意图；
图4为依照本发明实施例的直播方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
图1为依照本发明实施例的摄像头安装位置示意图，图2为依照本发明实施例的视频采集装置的结构示意图，如图1和图2所示，本发明实施例提供一种用于远程教学的视频采集装置，包括第一摄像头10a、第二摄像头10b、第三摄像头10c、第四摄像头10d、第一A/D芯片100a、第二A/D芯片100b、第三A/D芯片100c、第四A/D芯片100d、第一编码器101a、第二编码器101b、第三编码器101c、第四编码器101d、FPGA芯片102和正四面体安装架；所述第一摄像头10a与所述第一A/D芯片100a相连接；所述第一A/D芯片100a与所述第一编码器101a相连接；所述第二摄像头10b与所述第二A/D芯片100b相连接；所述第二A/D芯片100b与所述第二编码器101b相连接；所述第三摄像头10c与所述第三A/D芯片100c相连接；所述第三A/D芯片100c与所述第三编码器101c相连接；所述第四摄像头10d与所述第四A/D芯片100d相连接；所述第四A/D芯片100d与所述第四编码器101d相连接；所述第一编码器101a、所述第二编码器101b、所述第三编码器101c和所述第四编码器101d均与所述FPGA芯片102连接；所述第一摄像头10a设置于所述正四面体安装架的第一面1a的中心；所述第二摄像头10b设置于所述正四面体安装架的第二面1b的中心；所述第三摄像头10c设置于所述正四面体安装架的第三面1c的中心；所述第四摄像头10d设置于所述正四面体安装架的第四面1d的中心。
进一步地，所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d均为像素大于800万的CCD摄像头；所述第一编码器101a、所述第二编码器101b、所述第三编码器101c和所述第四编码器101d均为libx264编码器。
进一步地，所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d均包括旋转机构和补光灯。
具体的，所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d均为360度电脑控制并具有补光灯的旋转高清摄像头摄像头，所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d分别设置于正四面体安装架的四个面的中心上(如图1所示)，包括多个在不同方向(三个水平摄像头各呈120°布置、外加底部摄像头，共四个摄像头)布置的摄像头，所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d。所述视频采集装置还包括与摄像头模组对应的多个编码器，第一编码器101a、所述第二编码器101b、所述第三编码器101c和所述第四编码器101d、FPGA芯片102。所述第一摄像头10a、所述第二摄像头10b、所述第三摄像头10c和所述第四摄像头10d分别通过第一A/D芯片100a、第二A/D芯片100b、第三A/D芯片100c、第四A/D芯片100d与第一编码器101a、所述第二编码器101b、所述第三编码器101c和所述第四编码器101d连接，所述第一编码器101a、所述第二编码器101b、所述第三编码器101c和所述第四编码器101d通过FPGA芯片102的引脚与FPGA芯片102连接。在所述正四面体安装架上加装三角盘，能在控制室内调节监控内容，能够实现推近、拉远、旋转、跟踪监视等，能够全方位展现直播授课室的真实情形。然后通过VPN专线传输装置连通光纤、双绞线等多种形式，接入互联网，实现基于IP-MAN的VPN组网。所述的VPN专线传输装置可以实现不同网络的组件和资源之间的相互连接。虚拟专用网络能够利用Internet网络或其它公共互联网络的基础设施为用户创建隧道，并提供与专用网络一样的安全和功能保障。
本发明提供的用于远程教学的视频采集装置，对现有技术中的直播系统的硬件设备进行优化，通过安装在正四面体安装架的四个面的中心上的四个摄像头，能够全方位展现直播授课室的真实情形，能满足不同等级的学生会员的听课需求，更加适用于课堂教学环境。
实施例2：
图3为依照本发明实施例的视频采集系统的结构示意图；如图3所示，本发明实施例提供一种用于远程教学的视频采集系统，包括上述实施例中所述的视频采集装置201、中央处理模块202和数据收发模块203，其中，所述视频采集装置201用于采集原始视频数据，并将所述原始视频数据发送到所述中央处理模块202；所述中央处理模块202用于将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块203；所述数据收发模块203用于获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备。
具体的，所述视频采集装置201中包含四个像素大于800万的CCD摄像头，每个摄像头采集不同的内容，或者从不同的角度采集同一内容，采集获得的原始视频数据为H.264格式的图像，每个摄像头采集到的视频数据都与其物理地址相对应，并将所述原始视频数据发送到所述中央处理模块202，所述中央处理模块202接收到所述原始视频数据后对所述原始视频数据进行转换处理，得到不同清晰度的视频数据，所述不同清晰度的视频数据包括四个摄像头采集的所有原始视频数据转换得到的不同清晰度的视频数据，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块203，所述数据收发模块203用于获取用户信息，所述数据收发模块203接收到所述不同清晰度的视频数据后根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备，所以不同用户可以得到不同的视频数据。
进一步的，所述视频采集系统还包括降噪模块，所述降噪模块与所述视频采集装置连接，所述降噪模块用于对所述原始视频数据进行降噪处理。
具体的，所述降噪模块基于自适应算法对H.264格式的图像进行降噪处理，将降噪后的图像进行压缩转化成为视频图像编码bgra32数据格式，然后传输至中央处理器模块。
进一步的，所述视频采集系统还包括还包括加密模块，所述加密模块与所述中央处理模块连接，所述加密模块用于对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
具体的，所述加密模块采用水印加密的方式对所述不同清晰度的视频数据进行加密，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块。
进一步的，所述加密模块包括标识获取单元、标识加密单元和水印嵌入单元；所述标识获取单元与所述标识加密单元连接；所述标识加密单元与所述水印嵌入单元连接；所述标识获取单元用于获取标识信息；所述标识加密单元用于对所述标识信息进行加密，生成水印信息；所述水印嵌入单元用于将所述水印信息嵌入到所述不同清晰度的视频数据中。
本发明提供的用于远程教学的视频采集系统，对现有技术中的直播系统的硬件设备进行优化，通过安装在正四面体安装架的四个面的中心上的四个摄像头，能够全方位展现直播授课室的真实情形，经过视频转换后获得不同清晰度的视频数据，不同用户可以得到不同的视频数据，能满足不同等级的学生会员的听课需求，更加适用于课堂教学环境，并且使视频直播更加安全、流畅，满足了用户需求。
实施例3：
图4为依照本发明实施例的直播方法示意图，如图4所示，本发明实施例提供一种使用上述实施例所述的视频采集系统的用于远程教学的直播方法，包括，
步骤S10、采集原始视频数据；
步骤S20、将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据；
步骤S30、获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备，所述用户信息包括用户账户名称、用户账户密码、用户设备IP地址和网络信号质量，其中所述根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备具体为，根据所述用户账户名称和所述用户账户密码确定用户的权限等级；判断所述网络信号质量是否低于预设门限值；若判断获知所述网络信号质量不低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第一清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，若判断获知所述网络信号质量低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第二清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，其中所述第一权限等级高于所述第二权限等级，所述第一清晰度不低于所述第二清晰度。
具体的，所述视频采集装置中包含四个像素大于800万的CCD摄像头，每个摄像头采集不同的内容，或者从不同的角度采集同一内容，采集获得的原始视频数据为H.264格式的图像，每个摄像头采集到的视频数据都与其物理地址相对应，并将所述原始视频数据发送到所述中央处理模块。
所述中央处理模块接收到所述原始视频数据后对所述原始视频数据进行转换处理，得到不同清晰度的视频数据，所述不同清晰度的视频数据包括四个摄像头采集的所有原始视频数据转换得到的不同清晰度的视频数据，例如，将四个摄像头采集到地所有原始视频数据都转换成超清、高清和标清三种不同清晰度的视频数据，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块。
所述数据收发模块用于获取用户信息，所述用户信息包括用户账户名称、用户账户密码、用户设备IP地址和网络信号质量，根据所述用户账户名称和所述用户账户密码确定用户的权限等级，例如，普通用户或者高级用户。
然后判断所述网络信号质量是否低于预设门限值，例如，判断所述网络信号质量的传输速率是否低于1Mbit/s，若判断获知所述网络信号质量不低于1Mbit/s，则根据所述用户设备IP地址将高清视频数据发送到高级用户的用户设备，将标清视频数据发送到普通用户的用户设备，若判断获知所述网络信号质量低于1Mbit/s，则根据所述用户设备IP地址将标清视频数据发送到高级用户的用户设备，将标清视频数据发送到普通用户的用户设备。同时，高级用户还可以收看不同摄像头中的任意一个或多个摄像头采集的直播内容，普通用户可以收看指定的不同摄像头中的一个或多个摄像头采集的直播内容。
进一步的，所述方法还包括，对所述原始视频数据进行降噪处理。
具体的，基于自适应算法对H.264格式的图像进行降噪处理，将降噪后的图像进行压缩转化成为视频图像编码bgra32数据格式。
进一步的，所述方法还包括，对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
具体的，采用水印加密的方式对所述不同清晰度的视频数据进行加密。首先获取标识信息；对所述标识信息进行加密，生成水印信息；然后将所述水印信息嵌入到所述不同清晰度的视频数据中。
本发明提供的用于远程教学的直播方法，通过安装在正四面体安装架的四个面的中心上的四个摄像头，能够全方位展现直播授课室的真实情形，经过视频转换后获得不同清晰度的视频数据，不同用户可以得到不同的视频数据，能满足不同等级的学生会员的听课需求，更加适用于课堂教学环境，在网络信号不佳时，通过降低清洗度保证视频直播的流畅，并且采用水印加密的方法使视频直播更加安全，满足了用户需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于远程教学的视频采集装置，其特征在于，包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头、第一A/D芯片、第二A/D芯片、第三A/D芯片、第四A/D芯片、第一编码器、第二编码器、第三编码器、第四编码器、FPGA芯片和正四面体安装架；所述第一摄像头与所述第一A/D芯片相连接；所述第一A/D芯片与所述第一编码器相连接；所述第二摄像头与所述第二A/D芯片相连接；所述第二A/D芯片与所述第二编码器相连接；所述第三摄像头与所述第三A/D芯片相连接；所述第三A/D芯片与所述第三编码器相连接；所述第四摄像头与所述第四A/D芯片相连接；所述第四A/D芯片与所述第四编码器相连接；所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三编码器和所述第四编码器均与所述FPGA芯片连接；所述第一摄像头设置于所述正四面体安装架的第一面的中心；所述第二摄像头设置于所述正四面体安装架的第二面的中心；所述第三摄像头设置于所述正四面体安装架的第三面的中心；所述第四摄像头设置于所述正四面体安装架的第四面的中心。
2.根据权利要求1所述的视频采集装置，其特征在于，所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头均为像素大于800万的CCD摄像头；所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三编码器和所述第四编码器均为libx264编码器。
3.根据权利要求1所述的视频采集装置，其特征在于，所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头均包括旋转机构和补光灯。
4.一种用于远程教学的视频采集系统，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的视频采集装置、中央处理模块和数据收发模块；
所述视频采集装置用于采集原始视频数据，并将所述原始视频数据发送到所述中央处理模块；所述中央处理模块用于将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据，并将所述不同清晰度的视频数据发送到所述数据收发模块；所述数据收发模块用于获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备。
5.根据权利要求4所述的视频采集系统，其特征在于，还包括降噪模块，所述降噪模块与所述视频采集装置连接，所述降噪模块用于对所述原始视频数据进行降噪处理。
6.根据权利要求4所述的视频采集系统，其特征在于，还包括加密模块，所述加密模块与所述中央处理模块连接，所述加密模块用于对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
7.根据权利要求6所述的视频采集系统，其特征在于，所述加密模块包括标识获取单元、标识加密单元和水印嵌入单元；所述标识获取单元与所述标识加密单元连接；所述标识加密单元与所述水印嵌入单元连接；所述标识获取单元用于获取标识信息；所述标识加密单元用于对所述标识信息进行加密，生成水印信息；所述水印嵌入单元用于将所述水印信息嵌入到所述不同清晰度的视频数据中。
8.一种使用权利要求4-7任一所述的视频采集系统的用于远程教学的直播方法，其特征在于，包括，
采集原始视频数据；
将所述原始视频数据转换成不同清晰度的视频数据；
获取用户信息，并根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备，所述用户信息包括用户账户名称、用户账户密码、用户设备IP地址和网络信号质量，其中所述根据所述用户信息按照预设规则选择所述不同清晰度的视频数据发送给用户设备具体为，根据所述用户账户名称和所述用户账户密码确定用户的权限等级；判断所述网络信号质量是否低于预设门限值；若判断获知所述网络信号质量不低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第一清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，若判断获知所述网络信号质量低于预设门限值，则根据所述用户设备IP地址将第二清晰度的视频数据发送到第一权限等级的用户的用户设备，将第二清晰度的视频数据发送到第二权限等级的用户的用户设备，其中所述第一权限等级高于所述第二权限等级，所述第一清晰度不低于所述第二清晰度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，对所述原始视频数据进行降噪处理。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，对所述不同清晰度的视频数据进行加密处理。
CN201710482882.3A 2017-06-22 2017-06-22 用于远程教学的视频采集装置、视频采集系统和直播方法 Pending CN109120884A (zh)

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