【技术实现步骤摘要】
一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法
本专利技术涉及一种在课堂录播系统中基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,属于图像处理
技术介绍
智能录播系统的出现对于传统的课堂教学录像是一种革命性的变革,很好地解决了人工拍摄的复杂性和对课堂教学的干扰问题。智能录播系统必须对师生进行准确定位后拍摄,其中,学生的跟踪定位和教师的跟踪定位相比较,具有目标众多、拍摄范围大、易受干扰、摄像机缩放倍数确定难等问题。目前,在智能录播系统中使用比较广泛的学生跟踪定位技术有红外定位、超声波定位和手动控制定位。在红外定位和超声波定位中,学生在站起发言时按下话筒开关,话筒发射红外线或者超声波,学生录制摄像机接受到信号后,对目标进行准确定位。但是在此技术中,红外线和超声波很容易受到光线和噪声等外界干扰,但学生若携带无线发射装置,会影响真实上课效果,而且还会经常出现话筒开关忘记关或者学生好奇不断地随意按动开关等问题。手动控制定位需要工作人员不断地控制操作或者切换镜头来实现,但是需要配备较多的录制人员,而且工作人员需要有熟练的操作技能。目前,中国的吴建家、陈宗让等人已经开始研究基于图像定位技术的解决方法,但是基于该技术的跟踪系统往往较复杂,而且设备成本较高,同时,还存在新算法更新困难等问题。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决了现有学生跟踪定位技术设备成本高、易受环境干扰、影响真实上课效果等问题,提供了一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,该方法不但能够准确地对学生进行跟踪定位,而且在学生不用携带任何设备,也能够最大限度地还原上课的真实效果,同时本专利 ...
【技术保护点】
一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:两个从摄像机安装在黑板两侧,安装高度为学生坐下后与头顶齐平处,从摄像机在上课前三秒自动对视频序列做帧间差训练,以得到轮廓;将轮廓最高点上方20像素以上至画面最高顶部分,设为感兴趣区域,用来监控有无学生站起;步骤2:从摄像机使用背景差分法检测有无学生站起,并且分割出站起学生人数,将站起人数信息传递给主摄像机;步骤3:主摄像机安装在黑板中间顶端位置,并初始化为全景录制模式;当从摄像机发送有一人站起信息过来时,主摄像机采用帧间差分法检测站起学生;在用帧间差法检测出的所有运动目标轮廓中,选取轮廓中心点最高的目标为站起学生,提取轮廓外接矩形中心点坐标和面积,从而对目标进行定位;步骤4:若从摄像机检测出无人站起或者两人站起时,主摄像机都恢复全景录制;步骤5:当两人站起中有一人坐下时,主摄像机对仍然站着的学生进行定位;步骤6:另外一人也坐下时,主摄像机恢复全景录制。
【技术特征摘要】
1.一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:两个从摄像机安装在黑板两侧,安装高度为学生坐下后与头顶齐平处,从摄像机在上课前三秒自动对视频序列做帧间差训练,以得到轮廓,即从摄像机的感兴趣区域生成在上课前三秒,通过自动对视频序列做帧间差训练得到;将轮廓最高点上方20像素以上至画面最高顶部分,设为感兴趣区域,用来监控有无学生站起;步骤2:从摄像机使用背景差分法检测有无学生站起,并且分割出站起学生人数,将站起人数信息传递给主摄像机;步骤3:主摄像机安装在黑板中间顶端位置,并初始化为全景录制模式;当从摄像机发送有一人站起信息过来时,主摄像机采用帧间差分法检测站起学生;在用帧间差法检测出的所有运动目标轮廓中,选取轮廓中心点最高的目标为站起学生,提取轮廓外接矩形中心点坐标和面积,从而对目标进行定位,即主摄像机开始时全景录制,并且每隔300帧无人站起时选取一帧B(x,y)记录下来,以供后面两人站起有一人坐下时使用;当从摄像机发送有一人站起信息过来时,主摄像机采用帧间差分法检测站起学生,包括如下步骤:a.对当前帧进行高斯滤波去除噪声影响;b.由于站起学生可能速度比较慢,所以选取相邻三帧做帧间差检测运动目标,公式如下:其中mask为差值后的二值化图像,IM3(x,y)和IM1(x,y)为相邻三帧图像,T为二值化阈值,设定为50;c.差分之后得到的二值图像进行先腐蚀后膨胀的开运算从而去除一些噪声的影响;d.对二值化图像提取轮廓,得到轮廓外接矩形,设定阈值为100,大于100的判定为学生,并且进一步选取轮廓外接矩形中心点最高的为站起学生,提取该外接矩形中心点坐标和面积;e.视频原点在最右上角,将中心点坐标转化为位移量,如提取目标中心点坐标为(w,h),画面中心点坐标为(WIDTH/2,HEIGHT/2),则位移量:进一步根据不同摄像机的参数,将位移量转化为转动角度,同时将轮廓面积对应为缩放倍数,从而摄像机对目标进行定位;步骤4:若从摄像机检测出无人站起或者两人站起时,主摄像机都恢复全景录制;步骤5:当两人站起中有一人坐下时,主摄像机对仍然站着的学生进行定位;步骤6:另外一人也坐下时,主摄像机恢复全景录制。2.根据权利要求1所述的一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,其特征在于:所述方法的从摄像机支持人工设定感兴趣区域,人工设定或通过鼠标或界面来完成。3.根据权利要求1所述的一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法,其特征在于:步骤2所述的从摄像机使用背景差分法检测站起学生,从摄像机向主摄像机精确的传递站起学生人数;如果一个从摄像机判定有人站起后的10帧之内,另一个从摄像机也判定有人站起,则主摄像...
【专利技术属性】
技术研发人员:唐贵进,朱秀昌,赵以国,刘小花,崔子冠,刘峰,
申请(专利权)人:南京邮电大学,南京恒新天朗电子科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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