專利名稱：一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法，適用于現(xiàn)代信 息化教室、智能課堂教學(xué)錄播系統(tǒng)、精品課程錄制、交互式教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)。
背景技術(shù)：
隨著教育信息化的發(fā)展，多媒體課件在教學(xué)過程中應(yīng)用的日益廣泛，越來越多的 學(xué)校建成或在建電子信息化教室(簡(jiǎn)稱電教室)，電教室不但能進(jìn)行多媒體教學(xué)，還有專人 將教學(xué)過程同步錄制下來，形成學(xué)校課堂教學(xué)錄像。目前的課堂教學(xué)錄像，不但有課件拍 攝，還有學(xué)生起立回答問題、教師黑板板書、教師講解問題的拍攝，因?yàn)榕臄z角度的不同，勢(shì) 必需要多個(gè)機(jī)位攝像機(jī)參與拍攝，多機(jī)位的拍攝需要有導(dǎo)播來完成各攝像機(jī)之間的鏡頭轉(zhuǎn) 場(chǎng)、特技等現(xiàn)場(chǎng)編輯，這就需要眾多的攝像人員和一位導(dǎo)播員。隨著國家“精品課程”建設(shè) 項(xiàng)目推廣，以及傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)估、示范課錄制、教學(xué)觀摩、遠(yuǎn)程教學(xué)等建設(shè)，無一不需要課堂 教學(xué)錄像，為了將管理電教室的教師從繁重的錄播任務(wù)解放出來，自動(dòng)錄播系統(tǒng)出現(xiàn)了，能 夠自動(dòng)進(jìn)行多機(jī)位拍攝，自動(dòng)導(dǎo)播，錄像錄制和教師講課同步進(jìn)行，課結(jié)束了，多媒體課堂 教學(xué)錄像自動(dòng)完成了。目前教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)，有兩種方法，一種是采用被動(dòng)式紅外探測(cè)技術(shù)，將一 個(gè)紅外發(fā)射裝置安裝在教師的腰部，當(dāng)教師轉(zhuǎn)身寫板書時(shí)，紅外接收器接受到信號(hào)，以別為 教師寫板書；另一種方法是通過視頻幀間差分分析，如果人的胳膊位于檢測(cè)出目標(biāo)的左上 或右上，則認(rèn)為是有寫板書動(dòng)作目前的教師位置檢測(cè)方法，有基于光學(xué)紅外發(fā)光陣列定位、 主動(dòng)式超聲波探測(cè)技術(shù)、教師佩戴發(fā)射器定位技術(shù)、基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的多通道融合技術(shù)等方 法。其中基于光學(xué)紅外發(fā)光陣列定位方法是在黑板的下方，安裝一系列的光學(xué)發(fā)光陣列，在 教師后方，安裝有教師定位儀，通過判斷教師遮擋發(fā)光陣列的位置來定位教師所在的位置。被動(dòng)式紅外探測(cè)技術(shù)缺點(diǎn)是抗干擾能力較差，只要教師一轉(zhuǎn)身，就被識(shí)別為寫板 書動(dòng)作，這無疑導(dǎo)致自動(dòng)導(dǎo)播的誤切換。該視頻幀間差分分析技術(shù)的缺點(diǎn)是，如果教師背對(duì) 黑板，手臂向上揮動(dòng)時(shí)，會(huì)被識(shí)別為寫板書動(dòng)作，這也是該方法固有的缺陷，不可避免的造 成誤識(shí)別，影響最終錄播結(jié)果，而且，當(dāng)教師手放在黑板上，不動(dòng)時(shí)，不會(huì)識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種正確一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng) 作檢測(cè)方法本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作 檢測(cè)方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于其步驟包括，1)圖像采集和標(biāo)定使用視頻采集卡，采集一幀圖像；對(duì)黑板區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定，閉合 多邊形內(nèi)是黑板區(qū)域；2)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過背景建模與更新、背景差分、膚色差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合 并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；
3)區(qū)域檢測(cè)采用有面積法和像素統(tǒng)計(jì)法等方法，像素統(tǒng)計(jì)法為計(jì)算落在檢測(cè) 區(qū)域內(nèi)有效二值個(gè)數(shù)，計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法，其特征在于其步驟包括，1)圖像采集和標(biāo)定使用視頻采集卡，采集一幀圖像；對(duì)黑板區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定，閉合多邊 形內(nèi)是黑板區(qū)域；2)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過背景建模與更新、背景差分、膚色差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合并進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；3)區(qū)域檢測(cè)采用有面積法和像素統(tǒng)計(jì)法等方法，像素統(tǒng)計(jì)法為計(jì)算落在檢測(cè)區(qū)域 內(nèi)有效二值個(gè)數(shù)，計(jì)算公式如下Σα 少)檢測(cè)區(qū)，Ii是運(yùn)動(dòng)像素面積法為搜索Ibin聯(lián)通的區(qū)域，然后計(jì)算區(qū)域總面積s ；4)板書檢測(cè)若s大于一定的閾值后，則識(shí)別為教師寫板書動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法，其特 征在于所述圖像采集和標(biāo)定是通過在黑板邊框四周及講臺(tái)頂部安裝的攝像機(jī)采集圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法，其特 征在于所述背景建模與背景更新的方法為令代表背景幀圖像，初始化為第一幀， η表示當(dāng)前時(shí)刻，U，y)代表像素的位置，^(U)表示當(dāng)前幀圖像，漸進(jìn)均值濾波背景建模 可以用如下公式表示 均值濾波背景建模可以用如下公式表示
4.運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的過程為表示將差分圖像根據(jù)一閾值，劃分為運(yùn)動(dòng)與非運(yùn)動(dòng)像素，運(yùn)動(dòng)二值 圖像Ibin(X，y)可以只有O與1，也可以只有0與255，也可以是任意不同的兩個(gè)值組成，公 式如下
全文摘要
一種教學(xué)智能錄播系統(tǒng)用教師黑板書寫動(dòng)作檢測(cè)方法，其步驟包括，圖像采集和標(biāo)定使用視頻采集卡，采集一幀圖像；對(duì)黑板區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定，閉合多邊形內(nèi)是黑板區(qū)域；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)包括通過背景建模與更新、背景差分、膚色差分、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)合并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；區(qū)域檢測(cè)采用有面積法和像素統(tǒng)計(jì)法等方法，像素統(tǒng)計(jì)法為計(jì)算落在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有效二值個(gè)數(shù)，計(jì)算公式如下面積法為搜索Ibin聯(lián)通的區(qū)域，然后計(jì)算區(qū)域總面積s；板書檢測(cè)；若s大于一定的閾值后，則識(shí)別為教師寫板書動(dòng)作。本發(fā)明正確寫板書動(dòng)作檢測(cè)率高。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102096812SQ201110032338
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者吳柯維, 王鳳宇, 許松濤, 賈子杰, 魏周朝 申請(qǐng)人:吳柯維, 王鳳宇, 許松濤, 賈子杰, 魏周朝