CN201323622Y - 课程录播自动跟踪机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种课程录播自动跟踪机，该跟踪机包括：探测装置和控制装置；探测装置由对应设置的发射装置和接收装置构成，发射装置与接收装置均与控制装置连接；发射装置用于发出红外光，接收装置用于接收发射装置发出的红外光，与发射装置配合生成所在探测区域内物体的位置数据；控制装置，与检测显示装置和控制面板连接，其上设有输出控制信号的摄像机控制串口和录播机控制串口，用于接收探测装置传送的所述位置数据，根据设定的控制、跟踪策略发出摄像机和录播机的控制信号。该自动跟踪机结构简单，跟踪效果准确。

Description

课程录播自动跟踪机

技术领域

本实用新型涉及一种跟踪技术，尤其涉及一种可用在课程录播系统中的自动跟踪机。

背景技术

改革开放以来，我国教育事业得到了很大发展，提高教学质量，用现代化教学手段和教学设备促进教育改革的深入展开已经成为当前教育改革的一项重要任务。

教育是传承和传播人类文明、提高国民科学文化素质、提供经济社会发展主体动力的根本途径。党和国家历来把教育放在优先发展的战略地位。为了不断提高我国教学质量和结合教学改革工程，教育部于2003年4月下发文件，正式启动课程建设。计划用5年时间在全国高校中建设1500门国家级的课程，并上网免费开放，实现优质教学资源共享。

但现有的教学录像资源片多为采用人工进行专业录制后得到的，需要消耗大量的人力、物力和财力，所能录制的内容也受到一定限制，而现在没有一种可以用在课堂教学中，对教师讲课随时的情况进行自动跟踪，从而完成对教师教学过程自动录制，达到使学习者可以共享这些录制的具有较好师资力量学校的教师的教学的目的。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本实用新型实施方式提供了一种课程录播自动跟踪机，可以实时跟踪所摄录对象的移动，进而保证摄像装置进行实时录制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种课程录播自动跟踪机，该跟踪机包括：

探测装置、控制装置、显示装置和控制面板；

探测装置由对应设置的发射装置和接收装置构成，发射装置与接收装置均与控制装置连接，发射装置用于发出红外光，接收装置用于接收发射装置发出的红外光，对区域内的跟踪对象进行探测，获得跟踪对象的位置信息；

控制装置，与检测显示装置和控制面板连接，其上设有输出控制信号的摄像机控制串口和录播机控制串口，用于接收探测装置传送的所述位置信息，根据设定的跟踪控制策略结合位置信息发出摄像机和录播机的控制信号。

所述发射装置为红外发射装置。

所述红外发射装置包括：

振荡器、发射控制模块、合成处理模块和红外发射模块；

振荡器，与合成处理模块连接，用于产生振荡信号；

发射控制模块，与合成处理模块连接，用于产生控制振荡信号的控制信号；

合成处理模块，用于将所述振荡器产生的振荡信号与所述发射控制模块产生的控制信号合成为供发射用的信号，其输出端与红外发射模块连接；

红外发射模块，用于将所述合成处理模块发送来的信号发射。

所述振荡器为38Kz振荡器。

所述接收装置为红外接收装置。

所述红外接收装置包括：

多个接收头、移位寄存器、并串控制模块和数据输出模块；

多个接收头，并联连接到移位寄存器上，用于接收红外发射装置发射的信号；

移位寄存器，对所连接的多个接收头接收的信号进行移位；

并串控制模块，与所述移位寄存器连接，控制移位寄存器完成所述多个接收头接收的信号的移位处理；

数据输出模块，与所述移位寄存器连接，用于输出移位寄存器移位处理后的数据。

所述移位寄存器为并入串出寄存器。

所述发射装置和接收装置均为对应设置的多个。

由上述本实用新型实施方式提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式中通过探测装置与控制装置配合，由控制装置的发射装置和接收装置实现对目标区域探测、跟踪和定位，将跟踪结果转换成电信号传送给控制装置，由控制装置可以通过摄像机控制串口和录播机控制串口发出控制信号，进而实现对摄像机和/或录播机进行相应的控制，完成跟踪、定位式摄录。该跟踪机结构简单，跟踪效果准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例的跟踪机的结构框图；

图2为本实用新型实施例的发射装置的结构框图；

图3为本实用新型实施例的接收装置的结构框图；

图4为本实用新型实施例的跟踪机应用在自动录播系统中的结构框图；

图5为本实用新型实施例的跟踪机对教学课程中学生区域进行跟踪探测的示意图；

图6为本实用新型实施例的跟踪机对教学课程中教师进行跟踪探测的示意图。

具体实施方式

本实用新型实施方式提供一种课程录播自动跟踪机，可以用在课程录播系统中，实现对教学过程实时进行跟踪，该自动跟踪机具体包括：探测信号处理单元、跟踪控制单元、切换处理单元和探测装置，其中，探测装置与探测信号处理单元连接，探测信号处理单元与跟踪控制单元连接，用于接收并处理所述探测装置发出的信号；跟踪控制单元与切换处理单元连接，根据探测信号处理单元输出的控制信号，通过切换处理单元调整或切换摄像装置。

为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种课程录播自动跟踪机，可以作为课程录播系统的自动跟踪机，对教学过程进行实时跟踪，进而实现对课程的自动录播，该跟踪机具体包括：

探测装置、控制装置、显示装置和控制面板；其中，探测装置由对应设置的发射装置和接收装置构成，发射装置与接收装置均与控制装置连接；所述的发射装置用于发出红外光，接收装置用于接收发射装置发出的红外光，对区域内的摄录对象进行探测，获得跟踪对象的位置信息；

控制装置，与显示装置和控制面板连接，其上设有输出控制信号的摄像机控制串口和录播机控制串口，用于接收探测装置传送的接收装置获得的所述位置信息，根据设定的跟踪控制策略结合所述的位置信息发出摄像机和录播机的控制信号，以控制摄像机和录播机对跟踪对象进行自动录像。

其中，显示装置用于显示控制装置的控制信息，控制面板用于对控制装置进行相应的设定。

上述跟踪机中，发射装置为红外发射装置，如图2所示，该红外发射装置具体由振荡器、发射控制模块、合成处理模块和红外发射模块构成；其中，振荡器与合成处理模块连接，用于产生振荡信号，一般采用38Kz的振荡器，使用38khz调制波可以避免其它红外发射装置的干扰；发射控制模块与合成处理模块连接，用于产生控制振荡信号的控制信号；合成处理模块是一个与门逻辑模块，只有在控制信号和38khz振荡信号同时到来才能输出信号，用于将所述振荡器产生的振荡信号与所述发射控制模块产生的控制信号合成为供发射用的信号，其输出端与红外发射模块连接；红外发射模块由两只红外发射管和限流电阻组成，用于将所述合成处理模块发送来的信号以红外光的形式发射，应用中调节限流电阻的大小可以控制红外发射模块发射功率的大小。

与红外发射对应的接收装置采用的是红外接收装置，具体结构如图3所示，由多个接收头、移位寄存器、并串控制模块和数据输出模块构成；其中，多个接收头(实际中，可以设置根据需要设置，一般设置60个)并联连接到移位寄存器上，用于接收红外发射装置发射的信号，接收头内部设有集成电路，它的接收频率为38khz，收到时输出为低电平，未收到时输出为高电平；移位寄存器，对所连接的多个接收头接收的信号进行移位，一般采用并入串出寄存器，每个移位寄存器有8个输入端，可级联；并串控制模块，与所述移位寄存器连接，控制移位寄存器完成所述多个接收头接收的信号的移位处理；数据输出模块，与所述移位寄存器连接，用于输出移位寄存器移位处理后的数据。该接收装置的工作原理为：当红外发射装置开启时，由于目标的位置不同，产生的阴影造成挡住的接收头未收到信号，而未被目标挡住的接收头能收到信号。这时将移位寄存器转成串出，移位寄存器就会将并入的信号锁住。同时开启串行寄存器，将数据输出，然后控制装置发出关闭命令结束这一次探测。

上述课程录播自动跟踪机实际应用在课程录播系统中时，起到目标探测和控制摄像机跟踪的双重作用，可根据设定的跟踪策略和切换策略配合来实现自动跟踪与控制，具体见图4。

实际使用中，该课程录播自动跟踪机的探测装置采用主动红外线投影方法，交叉定位的方式，将教室设置成空间网格形式，通过探测相应目标锁定在相应的网格位置，确定目标的位置，则可以控制摄像机对相应网格位置进行上、下、左、右位置及变焦的调整，这样就保证了摄像机跟踪目标拍摄。

以对教学课程进行跟踪探测为例说明，实际中可以将教室探测区域分为两部分：教师活动区和学生位置区，教师在授课时所在的区域不同，他所从事的活动也不同。跟踪目标的位置信息即可作为摄像机跟踪数据，也可以作为跟踪策略和切换策略的触发条件，见图5。

对教师活动区进行探测时，将自动跟踪机的探测装置设置在教室内，具体是在教室后面上方左右各设一个红外发射装置，图6中T1和T2，在教室前方墙面，距地面1米处，设置一排红外接收装置，内有红外接收管，红外接收管每隔10厘米设置一个，当红外发射装置发出红外光，红外接收装置就能收到红外光，红外发射装置发出的红外光成圆锥状光束，夹角为45°。红外接收装置的红外接收管为水平线状，这样就形成一个扇形覆盖面。如果在这个扇面里有物体阻挡，那么所对应的红外接收装置就不能收到红外光，或者说产生阴影。物体的位置不同，阴影的位置也不同。这样教师在黑板前面的左右位置便可以探测出来，由一个红外发射装置所产生的位置数据，只能提供目标左右的位置参数，要得到目标前后方向的位置数据，就需要左右方向设置两个红外发射装置，左右方向的两个红外发射装置会产生两个阴影位置，目标距离黑板越远，两阴影位置差值越大。经过计算能精确得出前后位置的数据。这种方式称为交叉定位。目标的高度是不需要测定的，因为人的身高和坐高是相对固定的，采用一个标准值后，可以根据目标距离摄像机的距离，计算出摄像机上下的角度。若教师的身高在1.65米左右，在黑板前3米范围内可以作为教师活动区域，也就是自动跟踪机的探测装置的探测区域。

对学生位置区域的探测，采用对发、对收的方式，见图6，自动跟踪机的探测装置在学生位置区域设置区域的四角红外光发射装置。图6中的S1、S2、S3、S4四个，根据交叉定位的原则，每一个位置至少有两个红外发射装置发出的红外光探测到，接收和发射均在离地面1.4米左右进行，这样在学生位置区域便形成一个水平的探测面。只要有学生站起，就能准确的探测到他的空间位置。当教师走下讲台，此时教师活动区域虽然不能再探测到教师的位置，而在学生位置区域可以探测到教师的位置，使用学生位置区域的位置参数，换算成教师的坐标，同样可以使摄像机跟踪到教师的活动。

基于上述的探测原理，自动跟踪机的探测装置分成对教师探测区和学生探测区的探测。两个探测区域的工作原理相同，以教师探测区域为例：教师探测区域设置的红外发射装置有两个，共用一个红外接收装置。为了避免一个红外发射装置产生的阴影，被另一个红外发射装置的光线覆盖，两个红外发射装置可以采用分时工作的方式。当其中一个红外发射装置工作时，将依次读出红外接收装置中的红外接收管的状态，可确定目标阴影的位置、个数与范围等数据，并结合另一个红外发射装置得到的数据一起进行计算，得可确定目标的准确坐标位置。

学生探测区域的探测原理与教师探测区域的探测方式基本一样，学生探测区域设置四个红外发射装置，可得到四组数据，通过对四组数据的计算即可得到目标的准确位置，实际中，探测装置的工作速度很快，瞬间即可完成，一般结合目标移动等的实际情况，可以设定为以每秒4次的速度进行探测。

综上所述，本实用新型实施例中的自动跟踪机可应用在课程自动录播系统中，可实现在拍摄过程中自动对目标进行自动跟踪，教师和学生无需配戴和操作与拍摄有关的任何设备和装置，拍摄过程中也没有拍摄人员在场，主要是根据探测装置探测的位置信息，使摄像机跟踪目标和图像景别的变化，及控制录播主机对多机位的图像进行切换，自动完成电影模式的拍摄。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种课程录播自动跟踪机，其特征在于，该跟踪机包括：

探测装置、控制装置、显示装置和控制面板；

探测装置由对应设置的发射装置和接收装置构成，发射装置与接收装置均与控制装置连接，发射装置用于发出红外光，接收装置用于接收发射装置发出的红外光，对区域内的跟踪对象进行探测，获得跟踪对象的位置信息；

控制装置，与检测显示装置和控制面板连接，其上设有输出控制信号的摄像机控制串口和录播机控制串口，用于接收探测装置传送的所述位置信息，根据设定的跟踪控制策略结合位置信息发出摄像机和录播机的控制信号。

2、根据权利要求1所述的跟踪机，其特征在于，所述发射装置为红外发射装置。

3、根据权利要求2所述的跟踪机，其特征在于，所述红外发射装置包括：

振荡器、发射控制模块、合成处理模块和红外发射模块；

振荡器，与合成处理模块连接，用于产生振荡信号；

发射控制模块，与合成处理模块连接，用于产生控制振荡信号的控制信号；

合成处理模块，用于将所述振荡器产生的振荡信号与所述发射控制模块产生的控制信号合成为供发射用的信号，其输出端与红外发射模块连接；

红外发射模块，用于将所述合成处理模块发送来的信号发射。

4、根据权利要求3所述的跟踪机，其特征在于，所述振荡器为38Kz振荡器。

5、根据权利要求1所述的跟踪机，其特征在于，所述接收装置为红外接收装置。

6、根据权利要求5所述的跟踪机，其特征在于，所述红外接收装置包括：

多个接收头、移位寄存器、并串控制模块和数据输出模块；

多个接收头，并联连接到移位寄存器上，用于接收红外发射装置发射的信号；

移位寄存器，对所连接的多个接收头接收的信号进行移位；

并串控制模块，与所述移位寄存器连接，控制移位寄存器完成所述多个接收头接收的信号的移位处理；

数据输出模块，与所述移位寄存器连接，用于输出移位寄存器移位处理后的数据。

7、根据权利要求6所述的跟踪机，其特征在于，所述移位寄存器为并入串出寄存器。

8、根据权利要求1所述的跟踪机，其特征在于，所述发射装置和接收装置均为对应设置的多个。

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