CN110381258B - 一种教学用全景视频制作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教学用全景视频制作装置，包括全景摄像器、声音采集器、数据储存器、编辑器。本发明在全景摄像器上的壳体中分别设置由一级伺服电机与二级伺服电机带动旋转的一级丝杆、二级丝杆与转轴，通过一级螺母与二级螺母上下移动以实现一级摄像头与二级摄像头在壳体中的运动调整；再通过转轴带动三级摄像头与声音采集器进行旋转，因为减少拍摄盲区以最大程度获取全景图像信息，同时也可获取同时段内的声音信息；通过安装有可编程逻辑芯片的编辑器对图像与声音信息进行数字化编程，以便于影像处理器与音频处理器对其进行计算分析，从而为同时段的影音合并提供准确的数据参考，以为教学提供具有音效且全面的全景视频资料。

Description

一种教学用全景视频制作装置

技术领域

本发明涉及新视屏制作技术领域，尤其涉及一种教学用全景视频制作装置。

背景技术

随着科学技术水平的不断提高与课程教学发展的需求，越来越多的新技术被应用到日常教学中。全景视频作为一种新兴技术，在课堂教学实践中的普及率也越来越高。但其实这种技术早已诞生，不过在最近几年才开始真正成熟起来，并因为被不断应用所以才被熟知。全景视频具体说就是一种用3D摄像机进行全方位360度进行拍摄的视频，使用数个摄像机联合拍摄周围180°或360°的景物，并通过全景缝合的手段，将数个摄像机所拍摄的数个视频合成为一体，生成全景视频，真实地再现了摄像机群周围的实况全景，用户在观看视频的时候，可以随意调节视频上下左右进行观看。

传统课堂教学中，一般采用的是板书形式，先进点的多普及PPT教学，因为形式单一，使得学生在缺乏学习兴趣，甚至引发厌学情绪，不仅影响学生的学习效率，也会造成学习质量水平的降低。另外，现有的全景视频制作技术仍存在一定的不足,：其一，全景摄像头在进行取景拍摄时，因为需要人工操作导致拍摄过程中具有一定的拍摄盲区，该盲区会造成空间内的部分影像缺失，传统做法是会以阴影或LOGO进行掩饰，但仍然会给视频观感造成不利影响；其二，全景视频中的影像与声音难以做到同步播放，因为视频制作时难以对同时段的影像与声音进行匹配，使得播放的全景影像与声音存在时段差异性，则会进一步影响全景视频的观感。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中全方位图像信息采集与影音信息合并难度较大的问题，而提出的一种教学用全景视频制作装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种教学用全景视频制作装置，包括全景摄像器、声音采集器、数据储存器、编辑器、影音处理器、控制器与显示器，所述编辑器分别电性连接有与全景摄像器相配合的影像处理器、影像转换器及与声音采集器相配合的音频处理器、声音转换器；

所述全景摄像器包括有中空结构的壳体，且壳体下端内分别固定安装有一级伺服电机与二级伺服电机，所述壳体内转动套设有与一级伺服电机输出轴相连接的一级丝杆与二级丝杆，且一级丝杆与二级丝杆上分别螺纹连接有一级螺母与二级螺母，所述壳体中开设通孔，且通孔内焊接有支架，所述支架上分别套设有弹簧与一级摄像头或二级摄像头，所述一级螺母与一级摄像头之间销轴连接有一级支杆，且二级螺母与二级摄像头之间焊接有二级支杆；

所述壳体下端转动套设有与二级伺服电机输出轴相连接的转轴，且转轴下端连接有握杆，所述转轴上固定套设有套管，且套管上周向连接有三级摄像头。

优选地，所述全景摄像器及声音采集器与数据储存器之间分别电性连接有图像传感器及声音传感器，且数据储存器与编辑器电性连接。

优选地，所述影像转换器及声音转换器均与数据储存器电性连接，且影像转换器及声音转换器均与影音处理器电性连接。

优选地，所述数据储存器包括有第一内存与第二内存，所述全景摄像器与声音采集器均与第一内存相配合，且影像转换器及声音转换器均与第二内存相配合。

优选地，所述影音处理器与控制器电性连接，且控制器与显示器电性连接。

优选地，所述一级丝杆与二级丝杆为自下而上垂直设置的一体结构，所述通孔数量为五个，且五个通孔分别开设于壳体四侧壁与上端中，所述一级摄像头与二级摄像头数量分别为四个与一个，且四个一级摄像头与一个二级摄像头分别位于壳体四侧壁与上端中的通孔内。

优选地，所述弹簧一端固定套设于支架一端上，且与弹簧自由端相焊接的一级摄像头或二级摄像头滑动套设于支架另一端上。

优选地，所述转轴远离二级伺服电机的一端转动套设于握杆上端内。

优选地，所述三级摄像头数量为六个，且六个三级摄像头周向等距连接于套管上，所述声音采集器固定套设于转轴上，且声音采集器位于套管正下方。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、本发明在全景摄像器中安装由一级伺服电机带动旋转的一级丝杆与二级丝杆，通过在壳体内的支架上利用弹簧活动安装一级摄像头与二级摄像头，利用在一级丝杆与二级丝杆上的一级螺母与二级螺母通过一级支杆与二级支杆带动一级摄像头与二级摄像头进行伸缩运动；再通过转轴带动周向分布的三级摄像头进行全方位旋转，通过提升一级摄像头、二级摄像头与三级摄像头的灵活性，以减少拍摄视野盲区，从而确保能够获取全景图像。

2、本发明通过在全景摄像器上一体安装声音采集器，利用由二级伺服电机带动的转轴带动声音采集器进行旋转，以保证在获取图像信息的同时能够获取声音信息。

3、本发明利用含有可编程逻辑芯片的编辑器对采集到的图像与声音信息进行数字化的编程，再利用影像处理器与音频处理器分别对图像与信息进行分析处理，利用具有第一内存与第二内存的数据储存器不仅可实现对原始影像与声音数据信息的储存，也可以对实时计算分析得出的影音信息进行储存，再通过影音处理器实现同时段的影音合并，从而为教学提供具有音效且全面的全景视频。

综上所述，本发明在全景摄像器上的壳体中分别设置由一级伺服电机与二级伺服电机带动旋转的一级丝杆、二级丝杆与转轴，通过一级螺母与二级螺母上下移动以实现一级摄像头与二级摄像头在壳体中的运动调整；再通过转轴带动三级摄像头与声音采集器进行旋转，因为减少拍摄盲区以最大程度获取全景图像信息，同时也可获取同时段内的声音信息；通过安装有可编程逻辑芯片的编辑器对图像与声音信息进行数字化编程，以便于影像处理器与音频处理器对其进行计算分析，从而为同时段的影音合并提供准确的数据参考，以为教学提供具有音效且全面的全景视频资料。

附图说明

图1为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的全景摄像器结构示意图；

图3为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的全景摄像器的A部分结构放大示意图；

图4为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的壳体结构示意图；

图5为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的三级摄像头分布结构示意图；

图6为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置的数据储存器示意图；

图7为本发明提出的一种教学用全景视频制作装置工作原理示意图。

图中：1全景摄像器、2声音采集器、3数据储存器、4编辑器、5影像处理器、6影像转换器、7音频处理器、8声音转换器、9影音处理器、10控制器、11显示器、12壳体、13一级伺服电机、14二级伺服电机、15一级丝杆、16二级丝杆、17一级螺母、18二级螺母、19支架、20弹簧、21一级摄像头、22二级摄像头、23一级支杆、24二级支杆、25转轴、26握杆、27套管、28三级摄像头、29第一内存、30第二内存。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，一种教学用全景视频制作装置，包括全景摄像器1、声音采集器2、数据储存器3、编辑器4、影音处理器9、控制器10与显示器11，编辑器4分别电性连接有与全景摄像器1相配合的影像处理器5、影像转换器6及与声音采集器2相配合的音频处理器7、声音转换器8；

需要注意的是：

第一，具体参照说明附图2，声音采集器2安装与全景摄像器1上，以便于对影像与声音信息的同步采集；

第二，全景摄像器1与声音采集器2为独立的客户端，通过图像传感器与声音传感器与数据储存器3相连接。

具体参照说明附图2-3，全景摄像器1包括有中空结构的壳体12，且壳体12下端内分别固定安装有一级伺服电机13与二级伺服电机14，一级伺服电机13与二级伺服电机14均可采用产品型号为SCA52-DT60X的微型电机，壳体12内转动套设有与一级伺服电机13输出轴相连接的一级丝杆15与二级丝杆16，且一级丝杆15与二级丝杆16上分别螺纹连接有一级螺母17与二级螺母18，壳体12中开设通孔，且通孔内焊接有支架19，支架19上分别套设有弹簧20与一级摄像头21或二级摄像头22，一级螺母17与一级摄像头21之间销轴连接有一级支杆23，且二级螺母18与二级摄像头22之间焊接有二级支杆24；

进一步说明，一级螺母17与二级螺母18的运动方向与运动距离相同，以分别带动一级摄像头21与二级摄像头22在壳体12中开设的通孔中运动调整；四个一级摄像头21对水平方向上的四面进行拍摄取景，一个二级摄像头22对垂直方向上的上面进行拍摄取景。

壳体12下端转动套设有与二级伺服电机14输出轴相连接的转轴25，且转轴25下端连接有握杆26，转轴25上固定套设有套管27，且套管27上周向连接有三级摄像头28。

更进一步说明，转轴25带动六个三级摄像头27水平旋转，以减小握杆26所造成的拍摄盲区，以便于获得垂直方向上下面的最大程度取景。

具体参照说明附图1与说明附图7，全景摄像器1及声音采集器2与数据储存器3之间分别电性连接有图像传感器及声音传感器，图像传感器及声音传感器可通过以太网与数据储存器3相连接，且数据储存器3与编辑器4电性连接。

影像转换器6及声音转换器8均与数据储存器3电性连接，且影像转换器6及声音转换器8均与影音处理器9电性连接。

数据储存器3包括有第一内存29与第二内存30，全景摄像器1与声音采集器2均与第一内存29相配合，且影像转换器6及声音转换器8均与第二内存30相配合。

值得说明的是：

第一内存29可采用DDR3,DDR3是一种计算机内存规格。它属于SDRAM家族的内存产品，提供了相较于DDR2 SDRAM更高的运行效能与更低的电压，具有功耗和发热量较小、工作频率更高、降低显卡整体成本与通用性好的明显优势，以便于对大量的原始数据进行储存；

第二内存30可采用SDRAM,即同步动态随机存取内存，是有一个同步接口的动态随机存取内存(DRAM)。SDRAM有一个同步接口，在响应控制输入前会等待一个时钟信号，这样就能和计算机的系统总线同步。时钟被用来驱动一个有限状态机，对进入的指令进行管线操作，以便于对计算分析过程中得出的大量影像与声音信息数据进行储存。

影音处理器9与控制器10电性连接，且控制器10与显示器11电性连接。

具体参照说明附图2-3，一级丝杆15与二级丝杆16为自下而上垂直设置的一体结构，通孔数量为五个，且五个通孔分别开设于壳体12四侧壁与上端中，一级摄像头21与二级摄像头22数量分别为四个与一个，且四个一级摄像头21与一个二级摄像头22分别位于壳体12四侧壁与上端中的通孔内,通过调整一级摄像头21与二级摄像头22，以便于减小水平与垂直方向的盲区，从而扩大取景的空间限度。

弹簧20一端固定套设于支架19一端上，且与弹簧20自由端相焊接的一级摄像头21或二级摄像头22滑动套设于支架19另一端上，以保证一级摄像头21与二级摄像头22的运动稳定。

转轴25远离二级伺服电机14的一端转动套设于握杆26上端内。

具体参照说明附图5，三级摄像头28数量为六个，且六个三级摄像头28周向等距连接于套管27上，通过运动调整，可减小握杆26所造成的盲区，声音采集器2固定套设于转轴25上，且声音采集器2位于套管27正下方。

本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：

具体参照说明附图2-3：

开启一级伺服电机13，一级伺服电机13输出轴带动一级丝杆15与二级丝杆16，一级丝杆15与二级丝杆16上的一级螺母17与二级螺母18同步上移，一级螺母17通过一级支杆23对一级摄像头21进行支撑，使得一级摄像头21以支架19为导向进行滑动，并在弹簧20的弹力支撑下，以使一级摄像头21在壳体12中进行水平方向上的移动；二级螺母18通过二级支杆24对二级摄像头23进行支撑，使得二级摄像头23以支架19为导向进行滑动，并在弹簧20的弹力支撑下，以使二级摄像头23在壳体1中进行垂直方向上的移动；

开启二级伺服电机14，二级伺服电机14输出轴带动转轴25以壳体12与握杆26为支点进行转动，通过套管27带动六个三级摄像头28进行旋转，使得六个三级摄像头28进行水平方向上旋转，从而减小拍摄盲区，以确保能够对全方位的信息进行获取；

与此同时，转轴25带动声音采集器2进行旋转，使得旋转的声音采集器2可全方位地采集声音。

具体参照说明附图1与说明附图6-7：

全景摄像器1与声音采集器2分别通过图像传感器与声音传感器将影像信息与声音信息传递给数据储存器3，将该信息传递给第一内存29。

数据储存器3再将此影像信息与声音信息传递给编辑器4，因为编辑器4中安装有可编程逻辑芯片，所以可实现全多路实时影像和声音数据采集、缓冲和送显。

编辑器4将影像信息与声音信息再分别发送给影像处理器5与音频处理器7：影像处理器5与音频处理器分别对影像信息数据与声音信息数据进行计算分析，以便于修整与归纳。

影像处理器5与音频处理器7再分别将分析后的影像信息数据与声音信息数据传递给影像转换器6与声音转换器8，以便于分别形成影像模式与声音模式，

需要注意的是：

第一，影像处理器5与音频处理器7分别将转换形式后的影像信息与声音信息反馈至数据储存器3，数据储存器3将该信息储存至第二内存30中；

第二，影像处理器5与音频处理器7再将转换形式后的影像信息与声音信息传递给影音处理器9，以实现同时段内的影像与声音合并。

影音处理器9再将合并后的成型全景影像视频传递给控制器10。

人工通过操作控制器10，在显示器11上将成型后的全景影像视频播放出来，以为师生提供教学资料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种教学用全景视频制作装置，包括全景摄像器(1)、声音采集器(2)、数据储存器(3)、编辑器(4)、影音处理器(9)、控制器(10)与显示器(11)，其特征在于，所述编辑器(4)分别电性连接有与全景摄像器(1)相配合的影像处理器(5)、影像转换器(6)及与声音采集器(2)相配合的音频处理器(7)、声音转换器(8)；

所述全景摄像器(1)包括有中空结构的壳体(12)，且壳体(12)下端内分别固定安装有一级伺服电机(13)与二级伺服电机(14)，所述壳体(12)内转动套设有与一级伺服电机(13)输出轴相连接的一级丝杆(15)与二级丝杆(16)，且一级丝杆(15)与二级丝杆(16)上分别螺纹连接有一级螺母(17)与二级螺母(18)，所述壳体(12)中开设通孔，且通孔内焊接有支架(19)，所述支架(19)上分别套设有弹簧(20)与一级摄像头(21)或二级摄像头(22)，所述一级螺母(17)与一级摄像头(21)之间销轴连接有一级支杆(23)，且二级螺母(18)与二级摄像头(22)之间焊接有二级支杆(24)；

所述壳体(12)下端转动套设有与二级伺服电机(14)输出轴相连接的转轴(25)，且转轴(25)下端连接有握杆(26)，所述转轴(25)上固定套设有套管(27)，且套管(27)上周向连接有三级摄像头(28)。

2.根据权利要求1所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述全景摄像器(1)及声音采集器(2)与数据储存器(3)之间分别电性连接有图像传感器及声音传感器，且数据储存器(3)与编辑器(4)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述影像转换器(6)及声音转换器(8)均与数据储存器(3)电性连接，且影像转换器(6)及声音转换器(8)均与影音处理器(9)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述数据储存器(3)包括有第一内存(29)与第二内存(30)，所述全景摄像器(1)与声音采集器(2)均与第一内存(29)相配合，且影像转换器(6)及声音转换器(8)均与第二内存(30)相配合。

5.根据权利要求3所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述影音处理器(9)与控制器(10)电性连接，且控制器(10)与显示器(11)电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述一级丝杆(15)与二级丝杆(16)为自下而上垂直设置的一体结构，所述通孔数量为五个，且五个通孔分别开设于壳体(12)四侧壁与上端中，所述一级摄像头(21)与二级摄像头(22)数量分别为四个与一个，且四个一级摄像头(21)与一个二级摄像头(22)分别位于壳体(12)四侧壁与上端中的通孔内。

7.根据权利要求6所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述弹簧(20)一端固定套设于支架(19)一端上，且与弹簧(20)自由端相焊接的一级摄像头(21)或二级摄像头(22)滑动套设于支架(19)另一端上。

8.根据权利要求1所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述转轴(25)远离二级伺服电机(14)的一端转动套设于握杆(26)上端内。

9.根据权利要求8所述的一种教学用全景视频制作装置，其特征在于，所述三级摄像头(28)数量为六个，且六个三级摄像头(28)周向等距连接于套管(27)上，所述声音采集器(2)固定套设于转轴(25)上，且声音采集器(2)位于套管(27)正下方。

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