一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法及系统的制作方法

一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于网络通信领域，尤其涉及一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法 及系统。
【背景技术】
[0002] 在在线课堂和直录播教室的实际应用过程中，为了实现对教师和学生的实时跟踪 和检测，需要确定摄像机的PTZ值，其中，P代表云台的左右移动，T代表云台的上下移动，Z 代表镜头变倍、变焦控制。
[0003] 现在通用的方法是通过设定预置位的方式，即把教室预先划分为多个区域，针对 每个区域预先设置好对应的PTZ值，然后根据运动物体所在区域给摄像机分配该区域对应 的PTZ值。但在该方法中，由于预置位是一个比较大的活动区域，目标在一个预置位的中 心和边缘活动时，摄像机的PTZ值都是一样的，这样必然导致跟踪精度下降，拍摄画面不清 晰。当把教室预先划分为更多个区域，其复杂度较高，且仍不能根据运动物体的运动实时计 算出来。

【发明内容】

[0004] 本发明提供一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法及系统，以解决上述问 题。
[0005] 本发明提供一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法。上述方法包括以下步 骤：摄像设备采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对象；识别出所述运动 对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离；根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运 动对象类别对应的拍摄调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数 进行跟踪拍摄。
[0006] 本发明还提供一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄系统，上述系统包括：摄像 设备；所述摄像设备中包括运动对象采集单元、获取单元、拍摄参数调整单元和跟踪拍摄单 元；所述运动对象采集单元依次通过所述获取单元、所述拍摄参数调整单元与所述跟踪拍 摄单元相连；所述运动对象采集单元，用于采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的 运动对象；所述运动对象采集单元还用于将检测出的运动对象信息发送给所述获取单元； 所述获取单元，用于识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离；所 述获取单元，还用于存储各类别运动对象对应的拍摄调节参数对照表，并将获取到的信息 发送给所述拍摄参数调整单元；所述拍摄参数调整单元，用于根据运动对象类别、所述拍摄 距离、与运动对象类别对应的拍摄调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数，并将对应拍摄 调节参数发送给所述跟踪拍摄单元；所述跟踪拍摄单元，用于根据所述拍摄调节参数进行 跟足示拍摄。
[0007] 相较于先前技术，根据本发明提供的一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法 及系统，本发明根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应的拍摄调节参数对 照表，确定对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。在本发明中不需要 预先设置拍摄调节参数，而是根据实时计算出的运动对象的位置，对摄像设备进行实时对 焦。本发明能实现摄像设备实时自动对焦的功能，避免了跟踪摄像头转动所引起的画面模 糊等问题。
【附图说明】
[0008] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0009] 图1所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄 方法的流程图；
[0010] 图2所示为根据本发明的较佳实施例提供的获取所述摄像设备至所述运动对象 的顶部顶点之间的直线距离的方法示意图；
[0011] 图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄 系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0013] 如图1所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪拍 摄方法的流程图。如图1所示，本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪 拍摄方法包括步骤101-103。
[0014] 步骤101 :摄像设备采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对象；
[0015] 检测出所述当前帧图像中的运动对象的过程为：获取当前帧图像中的对象相对于 上一帧图像中的所述对象的位移，若所述位移大于预设值，则确定该对象为运动对象。
[0016] 步骤102:识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离；
[0017] 所述运动对象包括教师、学生。
[0018] 通过人脸识别，识别出所述运动对象所属的类别。
[0019] 所述拍摄距离为所述摄像设备至所述运动对象的顶部顶点之间的直线距离。
[0020] 根据所述摄像设备的安装高度、摄像设备与墙面的夹角、所述运动对象的高度，获 取所述拍摄距离。
[0021] 所述拍摄距离为L，L = L2-L1 ;
[0022] 其中，LI = h/cos 9，L2 = H/cos 9 ;
[0023] 以所述摄像设备与墙面的交点A与所述运动对象的顶部顶点B作一条直线，得到 该直线与地面的交点C，其中，L1为BC线段的长度，L2为AC线段的长度；
[0024] 其中，0为所述摄像设备与墙面的夹角，H为所述摄像设备的安装高度，h为所述 运动对象的高度。
[0025] 步骤103 :根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应的拍摄调节参 数对照表，确定对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。
[0026] 下面举例进行详细说明：
[0027] 假设在在线课堂中，摄像机以离地面2. 5米的高度安装在靠近讲台的墙上，在开 始上课前将教师和学生的脸部样本图像进行存储，开启摄像机，摄像机采集当前帧图像a， 并结合上一帧采集到的图像b通过帧间差分法检测出当前帧图像中的运动对象。
[0028] 其中，检测出当前帧图像a中的运动对象还包括：背景减除法和光流法。
[0029] 此外，为了提高处理效率，通过将图像a中的目标物的位移与预设值进行比较，将 图像a中发生微小位移变化的物体不视为运动对象，这样减小了因人体晃动或风吹带来的 运动对象的误判现象，从而减小垃圾镜头。
[0030] 例如：当前目标物Z的位移小于5厘米（假设预设值为5厘米），则不将当前帧图 像中的目标物z判断为运动对象，继续进行检测，直到发现目标物的位移大于5厘米，则判 断为运动对象。
[0031] 假设在图像a中检测得到的运动对象为y，将运动对象y的脸部图像通过人脸识 别法与事先存储的教师脸部样本图像比较，得到运动对象y为教师，计算教师的拍摄距离， 具体如图2所示，以摄像机与 墙面的交点A与所述运动对象的顶部顶点B作一条直线，得到 该直线与地面的交点C。假设摄像设备的安装高度为2. 5米，运动对象y的高度为1. 7米， 摄像机与墙面的夹角0为60°，教师的拍摄距离为图2中线段AB的长度（即L)，L = H/ cos 9 -h/cos 9 = 2. 5/0. 5-1. 7/0. 5 = 1. 6 米。
[0032] 由上述结果可知教师的拍摄距离为1. 6米，根据第一拍摄调节参数对照表（即表 1)，可知拍摄调节参数为1倍变焦，将摄像机的焦距变为1倍后继续进行跟踪拍摄。
[0033] 表 1
[0034]
[0038] 其中，2倍变焦拍摄是指把10米远的运动对象拉近到5米后进行拍摄，4倍变焦拍 摄是指把10米远的运动对象拉近到2. 5米后进行拍摄。
[0039] 在另一优选的实施例中，假设通过人脸识别检测出的运动对象为学生，通过计算 得到学生的拍摄距离，并根据第二拍摄调节参数对照表（即表2)得到对应拍摄调节参数并 根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。
[0040]图3所示为根据本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄 系统，如图3所示，本发明的较佳实施例提供的在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄系统，上 述系统包括：摄像设备300 ;所述摄像设备中包括运动对象采集单元301、获取单元302、拍 摄参数调整单元303和跟踪拍摄单元304 ;所述运动对象采集单元301依次通过所述获取 单元302、所述拍摄参数调整单元303与所述跟踪拍摄单元304相连；所述运动对象采集单 元301，用于采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对象；所述运动对象采集 单元301还用于将检测出的运动对象信息发送给所述获取单元302 ;所述获取单元302,用 于识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离；所述获取单元302， 还用于存储各类别运动对象对应的拍摄调节参数对照表，并将获取到的信息发送给所述拍 摄参数调整单元303 ;所述拍摄参数调整单元303,用于根据运动对象类别、所述拍摄距离、 与运动对象类别对应的拍摄调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数，并将对应拍摄调节 参数发送给所述跟踪拍摄单元304 ;所述跟踪拍摄单元304,用于根据所述拍摄调节参数进 行跟踪拍摄。
[0041] 此外，关于上述系统的具体操作过程同上述方法所述，故于此不再赘述。
[0042] 综上所述，相较于先前技术，根据本发明提供的一种在线课堂中运动目标自动跟 踪拍摄方法及系统，本发明根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应的拍摄 调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。在本发 明中不需要预先设置拍摄调节参数，而是根据实时计算出的运动对象的位置，对摄像设备 进行实时对焦。本发明能实现摄像设备实时自动对焦的功能，避免了跟踪摄像头转动所引 起的画面模糊等问题。
[0043] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法，其特征在于，包括以下步骤： 摄像设备采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对象； 识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离； 根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应的拍摄调节参数对照表，确定 对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄距离为所述摄像设备至所述运 动对象的顶部顶点之间的直线距离。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述摄像设备的安装高度、摄像设备 与墙面的夹角、所述运动对象的高度，获取所述拍摄距离。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拍摄距离为L， L = L2-L1 ； 其中，LI = h/cos 9，L2 = H/cos 0 ; 以所述摄像设备与墙面的交点A与所述运动对象的顶部顶点B作一条直线，得到该直 线与地面的交点C，其中，Ll为BC线段的长度，L2为AC线段的长度； 其中，0为所述摄像设备与墙面的夹角，H为所述摄像设备的安装高度，h为所述运动 对象的高度。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动对象包括教师、学生。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过人脸识别，识别出所述运动对象所属 的类别。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测出所述当前帧图像中的运动对象的 过程为：获取当前帧图像中的对象相对于上一帧图像中的所述对象的位移，若所述位移大 于预设值，则确定该对象为运动对象。8. -种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄系统，其特征在于，上述系统包括：摄像设 备；所述摄像设备中包括运动对象采集单元、获取单元、拍摄参数调整单元和跟踪拍摄单 元；所述运动对象采集单元依次通过所述获取单元、所述拍摄参数调整单元与所述跟踪拍 摄单元相连； 所述运动对象采集单元，用于采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对 象；所述运动对象采集单元还用于将检测出的运动对象信息发送给所述获取单元； 所述获取单元，用于识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距 离；所述获取单元，还用于存储各类别运动对象对应的拍摄调节参数对照表，并将获取到的 信息发送给所述拍摄参数调整单元； 所述拍摄参数调整单元，用于根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应 的拍摄调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数，并将对应拍摄调节参数发送给所述跟踪 拍摄单元； 所述跟踪拍摄单元，用于根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。
【专利摘要】本发明提供一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄方法及系统，上述方法包括以下步骤：摄像设备采集当前帧图像，并检测出所述当前帧图像中的运动对象；识别出所述运动对象所属的类别并获得所述运动对象的拍摄距离；根据运动对象类别、所述拍摄距离、与运动对象类别对应的拍摄调节参数对照表，确定对应拍摄调节参数并根据所述拍摄调节参数进行跟踪拍摄。本发明还提供一种在线课堂中运动目标自动跟踪拍摄系统，上述系统包括：摄像设备；所述摄像设备中包括运动对象采集单元、获取单元、拍摄参数调整单元和跟踪拍摄单元；所述运动对象采集单元依次通过所述获取单元、所述拍摄参数调整单元与所述跟踪拍摄单元相连。
【IPC分类】H04N5/76, H04N5/225, H04N5/232
【公开号】CN104883524
【申请号】CN201510293023
【发明人】孙雷
【申请人】阔地教育科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月2日