自動(dòng)錄播系統(tǒng)圖像跟蹤技術(shù)分析
課堂教學(xué)自動(dòng)錄播系統(tǒng)包括諸多高端技術(shù),圖像跟蹤技術(shù)是其主要技術(shù)之一。
一 錄播系統(tǒng)中圖像跟蹤方式的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
在自動(dòng)錄播系統(tǒng)中,圖像跟蹤技術(shù)主要包括兩個(gè)方面,即教師圖像跟蹤技術(shù)與學(xué)生圖像跟蹤技術(shù)。
1 教師圖像跟蹤技術(shù)：當(dāng)前教師圖像跟蹤技術(shù)主要采用基于信號(hào)的探測(cè)方式。
基于信號(hào)的探測(cè)方式主要有兩個(gè):
被動(dòng)式紅外探測(cè)技術(shù)——將紅外發(fā)射裝置放置在被跟蹤對(duì)象身上,接收裝置安放在攝像機(jī)旁,攝像機(jī)根據(jù)紅外接收裝置接收的紅外信號(hào)的方向決定攝像機(jī)拍攝方位。該方式的主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較成熟、成本較低、施工較簡(jiǎn)單。主要缺點(diǎn)是抗干擾能力較差;教師側(cè)身或轉(zhuǎn)背紅外信號(hào)丟失,無(wú)法判斷拍攝方向;拍攝高度無(wú)法自動(dòng)調(diào)整;無(wú)法判斷被拍攝對(duì)象的距離從而設(shè)置出中景、遠(yuǎn)景、近景等效果。
主動(dòng)式超聲波探測(cè)技術(shù)——將多個(gè)具有特殊頻率的超聲波發(fā)射和接收裝置安裝在黑板的下方,根據(jù)超聲波接收裝置接收的反射波變化來(lái)決定攝像機(jī)拍攝的方向。該方式的主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較成熟,可判斷被拍攝對(duì)象與黑板的距離。由于超聲波發(fā)射角度偏大,所以拍攝方位的精度不太高,易出現(xiàn)視頻信號(hào)來(lái)回切或攝像機(jī)不斷左右擺的誤操作,同時(shí)它無(wú)法判斷被拍攝對(duì)象的高度從而自動(dòng)調(diào)整攝像機(jī)的拍攝高度。
2學(xué)生圖像跟蹤技術(shù)
目前,對(duì)學(xué)生圖像的跟蹤絕大多數(shù)廠商都選取了較為簡(jiǎn)單的無(wú)線按鈕、有線或無(wú)線話筒等開(kāi)關(guān)方式。每個(gè)按鈕與攝像機(jī)的一個(gè)預(yù)置位對(duì)應(yīng),按下某個(gè)按鈕,攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)已預(yù)設(shè)好的方向,以此“定位”進(jìn)行拍攝，關(guān)掉按鈕,攝像機(jī)返回教師攝像機(jī)拍攝方式;話筒跟蹤方式是打開(kāi)某個(gè)話筒開(kāi)關(guān),話筒發(fā)射紅外光,學(xué)生攝像機(jī)被觸發(fā),攝像機(jī)采用被動(dòng)式紅外探測(cè)技術(shù)跟蹤進(jìn)行拍攝。關(guān)閉話筒,攝像機(jī)返回教師攝像機(jī)拍攝方式。
上述技術(shù)除無(wú)線話筒本身存在的缺陷:學(xué)生手持話筒影響課堂錄像真實(shí)感,電池更換不便等外,*大的缺陷是上課時(shí)學(xué)生好奇不斷亂按按鈕或話筒打開(kāi)忘了關(guān),噪聲和圖像會(huì)不斷干擾正常的課堂錄像。在以往的課堂錄像中多數(shù)都需進(jìn)行課后補(bǔ)錄,并重新編輯,給課堂教學(xué)錄播帶來(lái)極大不便。
二 一個(gè)較好的解決方案
以上提到的圖像跟蹤技術(shù)或多或少存在缺陷,經(jīng)研究和實(shí)踐采用“主動(dòng)紅外+空間網(wǎng)格”技術(shù)是當(dāng)前較好的解決方案之一。
1 “主動(dòng)紅外”
所謂“主動(dòng)紅外”是指安裝在錄播教室的多個(gè)紅外發(fā)射裝置,按一定角度主動(dòng)發(fā)射紅外波長(zhǎng)的光波,由固定在墻上的長(zhǎng)條型紅外光接收裝置接收該光波信號(hào)。由于紅外發(fā)射裝置安裝的高度和位置不同,在教室內(nèi)可形成一個(gè)紅外光的三維空間。教師或?qū)W生在該空間出現(xiàn)和移動(dòng),都會(huì)使紅外接收裝置接收的信號(hào)發(fā)生變化,由此啟動(dòng)錄播系統(tǒng)和改變攝像機(jī)拍攝方向。
2 “空間網(wǎng)格”
所謂“空間網(wǎng)格”,簡(jiǎn)單的講就是在系統(tǒng)中將教室變成一個(gè)由若干個(gè)矩形網(wǎng)格組成的三維空間。安裝在墻上的紅外接收條裝置是由多個(gè)紅外接收器組成,每隔10厘米左右一個(gè)。根據(jù)人像投影等技術(shù),系統(tǒng)可對(duì)其中的目標(biāo)(教師和學(xué)生)進(jìn)行準(zhǔn)確的空間網(wǎng)格定位,包括上下、左右及前后。上下、左右決定攝像機(jī)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,前后則可以支持?jǐn)z像機(jī)鏡頭的推、拉。這樣空間網(wǎng)格劃分,在錄播時(shí)就可設(shè)計(jì)多個(gè)遠(yuǎn)景、近景等平滑變焦的策略,增加了畫面的景別變化,提升了錄制效果。
空間網(wǎng)格技術(shù)是將整個(gè)教室空間三維網(wǎng)格化,無(wú)論是老師還是學(xué)生,系統(tǒng)都可以準(zhǔn)確的感知目標(biāo)的空間位置,實(shí)現(xiàn)跟蹤“無(wú)盲區(qū)”。教師不再限制在講臺(tái)上,學(xué)生不再需要按話筒開(kāi)關(guān)或按鈕,無(wú)論老師走到教室的哪個(gè)位置,無(wú)論學(xué)生在哪個(gè)位置起立回答問(wèn)題,只要空間網(wǎng)格中某個(gè)紅外接收信號(hào)有所改變,系統(tǒng)都可以準(zhǔn)確的感知,配合合理的策略,可以輕松解決“互動(dòng)”。
“主動(dòng)紅外+空間網(wǎng)格”技術(shù)是一項(xiàng)較新的專利技術(shù),較好的解決了當(dāng)前課堂教學(xué)自動(dòng)錄播系統(tǒng)中教師和學(xué)生的圖像跟蹤問(wèn)題。 |
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