[发明专利]一种全景位自适应学生图像分析控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全景位自适应学生图像分析控制方法，用于课堂学生视频拍摄。

背景技术

现在教学录制环境当中，需要摄像头对学生课堂的活动进行拍摄，拍摄内容包括学生全景图像，学生近景图像。而传统的方式一种是采用人工的方式进行拍摄，人工拍摄不仅耗时耗力，拍摄效果跟踪个人水平高低而水平不一，并且还会严重的影响到正常的教学流程，干扰老师教学和学生听课；另一种方式是使用红外，超声波等技术进行辅助拍摄，这种方式需要另外添加设备，并且增加了成本和日常维护的难度。

因此需要一种全自动的，不安装任何第三方辅助摄设备的技术方案，通过图像内容分析出学生的各种动作，在无人工干预的情况下，辅助摄像机进行跟踪拍摄。

中国发明专利公开号“103093654A”公开了“一种双摄像机交互式智能跟踪教学系统”，包括图像采集模块、摄像机控制模块、用户界面交互模块、线程交互模块、教师跟踪模块、学生检测模块、学生跟踪模块。在教学过程中，控制主机通过双路图像采集卡实时获取教师与学生摄像机的拍摄图像，通过利用基于图像处理技术的跟踪算法和检测算法的计算结果，选择适当的控制策略，合理安排信号之间的相互切换，并快速灵活准确的实现现场摄像机的摇摆和俯仰、缩放和聚焦等功能，保证教师时刻处于拍摄画面的适当位置，实现了对教师自动跟踪定位、学生全景显示及提问检测和板书时给予特写镜头等功能，从而实现了跟踪抗外界干扰、动作无特定限制、拍摄无专人值守的自动智能跟踪教学系统。该专利公开的技术方案所涉及的硬件模块较多，主要涉及七个模块，引入了需要手动操作的用户界面交互模块和摄像机控制模块，且运用的技术也较为繁琐，需要预设一些数值，例如老师的身高，教室的尺寸，摄像头的位置和角度等非常具体的数据参数，这些都使得产品显得不够智能化，实际运用中会严重影响用户体验。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够解决现有技术中存在的上述问题，结构简单，连接方便，分析判断两个摄像头传来的数据，并根据分析到的数据控制多个景位的切换动作。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种全景位自适应学生图像分析控制方法，其系统包括嵌入式主机、显示器、一个全景摄像头和一个近景摄像头，嵌入式主机用于分析判断摄像头传来的数据，并通过显示器显示主画面，两个摄像头分别拍摄课堂内学生全景和近景，其特征是，嵌入式主机对于摄像头传来的图像数据进行实时记录，并进行分析后剔除干扰，若发现目标起立，则控制摄像头完成远景和近景之间的切换动作，进一步判断目标是否坐下，进入下一个工作周期。

作为优选，嵌入式主机对于摄像头的分析控制方法如下：

控制一，对课堂内所有学生动作进行跟踪和记录，生成可回溯的图像队列；

控制二，对控制一产生的数据进行组装和拆分，将多个有关联的细小目标组装成一个完整的运动目标；同时根据人体外形特征将大目标拆分成多个运动目标，并且抛弃不符合人体外形特征的大目标；

控制三，将控制二中所得到的目标和控制一中记录的该目标的图像队列进行联合特征分析，判断是否在一定时间段时目标没有发生明显的特征变化，消除明显变化的目标，以此来避免干扰；

控制四，跟踪目标尺寸分析出目标到摄像机的距离，根据计算出目标起立时运动的幅度；

控制五，将控制三中所得到的目标和控制一中记录的该目标的图像队列进行联合分析，计算出运行幅度符合控制四中结果的目标，并且标注为起立再进行锁定；

控制六，锁定起立目标后，发送全景切换命令，同时控制发送近景摄像头转动命令，控制近景摄像头运行；

控制七，根据近景摄像头命令回馈，判断近景摄像头转动到指定位置后，发送近景切换命令；

控制八，如果检测到多个目标起立，发送全景切换命令，切换到全景摄像头；

控制九，控制五中锁定的目标如果出现向下运行，认为目标已经坐下；

控制十，学生坐下后，交出摄像机控制权，切换为其它场景。

作为优选，控制一，采用跨帧差异比较法，跨域4帧对图像差异进行比较，扩大差异阈值；比较方式采用R、G、B差异最大值方式，尽最大可能找出可能发生的变化；采集3*3的矩阵模型对计算的结果进行腐蚀操作，消除孤立的噪点，然后使用5*5的矩阵对结果膨胀操作，放大变化值。

作为优选，控制一是将错误数据扔掉到，重新放入队列，生成可回溯2秒的图像队列。