一種基于3d虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制系統(tǒng)、方法及情景實訓(xùn)學(xué)習(xí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D虛擬合成技術(shù)，尤其是應(yīng)用在教學(xué)的基于3D虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制系統(tǒng)、方法及情景實訓(xùn)學(xué)習(xí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]體驗式教學(xué)方法是世界公認(rèn)的優(yōu)秀教學(xué)方法，他的核心理念是提供充分的條件讓學(xué)生去實踐體驗從而加深知識記憶的一種教學(xué)方法，這種教學(xué)方法在世界多個發(fā)達(dá)公家都用充分的應(yīng)用。國內(nèi)高等教育改革也提到了工學(xué)結(jié)合教學(xué)思路，目的也是讓學(xué)生利用學(xué)習(xí)到的知識去充分實踐，達(dá)到與產(chǎn)業(yè)結(jié)合促進就業(yè)的目的。而就目前國內(nèi)高校在實踐方面的開展并不是很順利，究其原因主要還是缺乏手段。由于高校的在校生數(shù)量龐大，無法大量的開展與企業(yè)對接的社會實踐機會，目前學(xué)校還是盡量的依托于校內(nèi)設(shè)施完成實訓(xùn)練習(xí)，而實訓(xùn)類課程需要的大量情景在校園內(nèi)是無法完全提供的，有的學(xué)校利用教室場地做模仿裝修，投入大且不易改動，如果課程有變動前期的投入就會失去價值。所以大多數(shù)學(xué)校就是在教室內(nèi)利用簡單的道具，給學(xué)生定義角色而粗糙的展開，學(xué)生對這種實訓(xùn)方法并無太大興趣，認(rèn)為其枯燥乏味，而且十分別扭效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制系統(tǒng)，老師和學(xué)生可以在計算機模擬出的場景下進行角色扮演，做到身臨其境的直觀感受，將現(xiàn)實生活中的場景，和未知世界進行虛擬模擬，解決單純書本學(xué)習(xí)的枯燥與乏味，增強學(xué)生的直觀體驗感受，提高學(xué)習(xí)趣味，加深學(xué)習(xí)記憶。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制方法，老師和學(xué)生可以在計算機模擬出的場景下進行角色扮演，做到身臨其境的直觀感受，將現(xiàn)實生活中的場景，和未知世界進行虛擬模擬，解決單純書本學(xué)習(xí)的枯燥與乏味，增強學(xué)生的直觀體驗感受，提高學(xué)習(xí)趣味，加深學(xué)習(xí)記憶。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之三是提供一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景實訓(xùn)學(xué)習(xí)方法，老師和學(xué)生可以在計算機模擬出的場景下進行角色扮演，做到身臨其境的直觀感受，將現(xiàn)實生活中的場景，和未知世界進行虛擬模擬，解決單純書本學(xué)習(xí)的枯燥與乏味，增強學(xué)生的直觀體驗感受，提高學(xué)習(xí)趣味，加深學(xué)習(xí)記憶。
[0006]為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制系統(tǒng)，包括:
用于對人物進行拍攝取像的視頻攝像設(shè)備；
用于對人物進行收音的音頻錄入設(shè)備；
用于對視頻攝像設(shè)備拍攝的視頻進行人物摳像的人物采集處理模塊；
用于生成虛擬場景文件的場景處理模塊； 用于將摳像前景與虛擬場景文件虛擬合成，實現(xiàn)視頻攝像設(shè)備拍攝的人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化的圖像合成模塊；
用于將人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化進行視頻錄制的視頻錄制控制模塊；
用于在虛擬背景中插入圖片或視頻的文件處理模塊；
用于對軟件的顯示輸出信號進行獲取，視頻信號對應(yīng)輸入到虛擬場景的顯示框中與背景進行合成顯示的系統(tǒng)界面捕抓模塊。
[0007]為解決上述技術(shù)問題之二，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景視頻錄制方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)利用人物采集處理模塊對視頻攝像設(shè)備拍攝的視頻的人物進行摳像；
(2)利用場景處理模塊生成虛擬場景文件；
(3)利用圖像合成模塊將摳像前景與虛擬場景文件虛擬合成，實現(xiàn)視頻攝像設(shè)備拍攝的人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化；
(4)利用視頻錄制控制模塊將人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化進行視頻錄制；
(5)利用文件處理模塊在虛擬背景中插入圖片或視頻；
(6)利用系統(tǒng)界面捕抓模塊對軟件的顯示輸出信號進行獲取，視頻信號對應(yīng)輸入到虛擬場景的顯示框中，與背景進行合成顯示。
[0008]作為改進，步驟(1)是基于鼠標(biāo)點擊獲取數(shù)值的色鍵摳像算法:人物摳象基于顏色采樣與平滑優(yōu)化的方式實現(xiàn)，摳像方程式為:C=aF+(l-a)B，基于RGB三色的摳像方程為:Cr, g, b=aFr, g, b+(l_a)Br, g, b ;其中r, g, b三色的色值，采用系統(tǒng)實時采集的背景色的某一個像素點的色值，背景顏色采用與R(255，0，0)、G (0，255，0)、B (0，0，255)相近色值的顏色；在這個范圍之外的像素作為前景，相應(yīng)的Alpha通道值設(shè)為1，在這個范圍之內(nèi)的像素作為背景，相應(yīng)的Alpha通道值設(shè)為0 ;平滑優(yōu)化采用目標(biāo)像素點的色值附近一定范圍內(nèi)的加權(quán)平均值，做為邊緣優(yōu)化的參照值。
[0009]作為改進，步驟(2)中，將3D MAX中設(shè)計的場景建模文件重新編譯為以.ASE或.XND為后綴的場景執(zhí)行文件。
[0010]作為改進，所述步驟(5)具體為:
DPPT加載方式為:利用系統(tǒng)的文檔轉(zhuǎn)換程序，將PPT文檔格式轉(zhuǎn)換成PNG、JPG、BMP的圖片格式，在虛擬場景中顯示和控制；
2)視頻加載方式為:利用系統(tǒng)的內(nèi)建播放器對視頻進行解碼播放，支持視頻格式包括av1、wmv、mp4，播放器控制功能包括播放、暫停、循環(huán)播放和快進。
[0011]作為改進，步驟(4)中，虛擬背景下的3D立體視頻生成方法:在視頻合成后，復(fù)制生成另外一個圖像，形成左右疊加視頻輸出，通過偏光式3D電視機進行播放，觀看者通過佩戴偏光眼鏡進行觀看。
[0012]作為改進，步驟(4)中，利用視頻錄制控制模塊生產(chǎn)壓縮視頻和流媒體視頻。
[0013]為解決上述技術(shù)問題之三，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于3D虛擬合成技術(shù)的情景實訓(xùn)學(xué)習(xí)方法，其特征在于，包括實訓(xùn)視頻錄制:
(1)利用人物采集處理模塊對視頻攝像設(shè)備拍攝的視頻的人物進行摳像；
(2)利用場景處理模塊生成虛擬場景文件；
(3)利用圖像合成模塊將摳像前景與虛擬場景文件虛擬合成，實現(xiàn)視頻攝像設(shè)備拍攝的人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化；
(4)利用視頻錄制控制模塊將人物在虛擬場景內(nèi)的活動和變化進行視頻錄制；
實訓(xùn)視頻播放:
(5)將錄制的視頻通過視頻顯示設(shè)備進行播放；
(6)學(xué)生通過觀看實訓(xùn)視頻進行實訓(xùn)學(xué)習(xí)。
[0014]作為改進，實訓(xùn)視頻錄制中，包括利用文件處理模塊在虛擬背景中插入圖片或視頻的步驟；利用系統(tǒng)界面捕抓模塊對軟件的顯示輸出信號進行獲取，視頻信號對應(yīng)輸入到虛擬場景的顯示框中，與背景進行合成顯示的步驟。
[0015]作為改進，情景實訓(xùn)學(xué)習(xí)在教學(xué)互動區(qū)域?qū)崿F(xiàn)；所述教學(xué)互動區(qū)域包括學(xué)生練習(xí)區(qū)、供學(xué)生練習(xí)區(qū)觀看的練習(xí)觀看屏幕、學(xué)生觀看區(qū)、供學(xué)生觀看區(qū)觀看的教學(xué)觀摩屏幕和操作區(qū)域；所述練習(xí)觀看屏幕位于學(xué)生練習(xí)區(qū)的前方，所述學(xué)生練習(xí)區(qū)和練習(xí)觀看屏幕位于學(xué)生觀看區(qū)的后方，所述教學(xué)觀摩屏幕位于學(xué)生觀看區(qū)的前方。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是:
本發(fā)明利用虛擬合成技術(shù)，可將人物虛擬到任意空間內(nèi)，并在虛擬的空間內(nèi)進行活動，利用此技術(shù)可實現(xiàn)老師和學(xué)生在固定場所下模擬出豐富的場景下的教學(xué)和實踐；老師和學(xué)生可以在計算機模擬出的場景下進行角色扮演，做到身臨其境的直觀感受，將現(xiàn)實生活中