[實用新型]基于雷達探測的智能跟蹤設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420382696.4
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN204231515U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐興建;孫晨飛;李冬強
• 申請（專利權(quán)）人: 北京完美視通科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N7/18;G01S17/66;G01B11/24
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東風(fēng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于雷達探測的智能跟蹤設(shè)備及其定位方法，具體涉及一種用于教室內(nèi)精品課程錄制、師生行為實時探測與分析的基于激光雷達探測的智能跟蹤設(shè)備以及智能化行為探測分析方法。

背景技術(shù)

智能跟蹤設(shè)備主要是通紅外探測、視頻分析、超聲波等設(shè)備，經(jīng)過探測、感應(yīng)等處理后驅(qū)動拍攝攝像機轉(zhuǎn)動、拉遠、拉近、聚焦等，通過相關(guān)策略使教師拍攝攝像機、學(xué)生拍攝攝像機、VGA圖像等畫面自動合成標(biāo)準(zhǔn)的錄像文件。

智能跟蹤設(shè)備的目的之一是對精品課程的視頻錄制，即在無人守值的情況下，教師拍攝攝像機自動跟蹤教師在課堂的運作軌跡，學(xué)生拍攝攝像機自動切換到回答問題學(xué)生的特寫等。不過，現(xiàn)有的跟蹤技術(shù)需要再進一步的完善。

目前應(yīng)用比較多的視頻分析技術(shù)主要通過教室頂棚、四周等安裝多個圖像定位攝像機，根據(jù)圖像定位攝像機對定位區(qū)域前后圖像的對比分析，如圖像有變化，并且變化幅度達到臨界點，控制攝像機對圖像變化區(qū)域做跟蹤拍攝，由于很多廠家對視頻分析算法、策略等投入了人力、物力和財力，且硬件成本比較低，因此智能跟蹤設(shè)備采用視頻分析技術(shù)的方案得以推廣。紅外探測技術(shù)在智能跟蹤中使用原理是在教室四面墻上裝上紅外發(fā)射條，以及紅外接收裝置，根據(jù)學(xué)生平均身高織成一張左右上下的平面網(wǎng)，當(dāng)教師走動或?qū)W生站立時，會有一個坐標(biāo)點阻斷這張平面紅外網(wǎng)，根據(jù)這個坐標(biāo)點來控制攝像機進行拍攝；由于此技術(shù)跟蹤精確，且部分廠家大力推廣，也得到部分用戶認可。超聲波探測技術(shù)在能跟蹤中的應(yīng)用原理是超聲波設(shè)備對教師的移動位置進行跟蹤，黑板下沿安裝一排超聲波探頭，教師在黑板前面移動時超聲波探頭實時探測教師位置及距離，由于超聲波探頭定位精度高，誤差在±2CM以內(nèi)。跟蹤時對人體無傷害，對教室環(huán)境要求少，不受光線、衣服材料、溫度等干擾，曾經(jīng)得到客戶的一定認可，一定程度上得到推廣應(yīng)用。

激光雷達探測系統(tǒng)是基于激光測距原理，通過旋轉(zhuǎn)的光學(xué)部件發(fā)射形成二維的掃描面，以實現(xiàn)區(qū)域掃描及輪廓測量功能。德國西克是激光掃描探測的領(lǐng)導(dǎo)品牌，產(chǎn)品被廣泛用于防撞、勘測、導(dǎo)航、安防等，如設(shè)備防撞、散貨體積測量、車型檢測、自行小車導(dǎo)航、敏感區(qū)域防護、室內(nèi)物體移動及體積測量等。

現(xiàn)在智能跟蹤設(shè)備主流的有3種：視頻分析智能跟蹤設(shè)備、紅外空間智能跟蹤設(shè)備、超聲波探測智能跟蹤設(shè)備。

視頻分析智能跟蹤設(shè)備采用嵌入式的DSP圖像分析算法、圖像分析跟蹤主機及多個定位攝像機組成，由于教室的形狀各式各樣及安裝多個攝像機工作量大及需要布很多視頻線連接到圖像分析跟蹤主機里，采用視頻分析智能跟蹤設(shè)備受到教室格局、燈光、太陽光線、窗簾等影響，在通用智能教室很難應(yīng)用推廣，即使是勉強安裝好了，全自動跟蹤時也會隨著教室的環(huán)境變化而出現(xiàn)跟蹤不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

紅外空間智能跟蹤設(shè)備是教室周圍墻上裝上紅外發(fā)射條，紅外接收裝置，根據(jù)學(xué)教師、生平均身高織成一張左右上下的平面網(wǎng)，當(dāng)教師走動或?qū)W生站立時，會有一個坐標(biāo)點阻斷這張平面紅外網(wǎng)，根據(jù)這個坐標(biāo)點來控制攝像機進行拍攝；但這種跟蹤方式前期施工難度大，安裝極其復(fù)雜，后期維護也費時費力，不夠人性化，無法支持移動教室等跟蹤。

超聲波探測智能跟蹤設(shè)備采用的嵌入式DSP探測距離算法及多個超聲波模塊組成。需要安裝在黑板下沿，黑板有多長就需要安裝多少個探測模塊，且超聲波探測智能跟蹤設(shè)備只支持多機位攝像機，不支持云臺一體攝像機，在整個智能教室的建造成本上很難得到控制，而且由于采用的超聲波區(qū)域跟蹤系統(tǒng)，只能夠支持板書區(qū)域的移動跟蹤，不支持學(xué)生區(qū)域跟蹤，學(xué)生區(qū)域跟蹤還需要額外增語音激勵跟蹤或紅外發(fā)射跟蹤等，故障率很高，維護成本高；所以超聲波探測技術(shù)慢慢淡出市場。

目前的智能跟蹤設(shè)備、技術(shù)存在如下的不足：

（1）視頻分析技術(shù)，這種技術(shù)采用的圖像分析攝像機對區(qū)域圖像前后的變化來驅(qū)動拍攝攝像機的跟蹤，此技術(shù)在現(xiàn)場燈關(guān)、窗簾等的變化時都會引起跟蹤不準(zhǔn)確，攝像頭亂切換或是不跟蹤的情況；無法實現(xiàn)多人上講臺自動跟蹤拍攝和教師走到學(xué)生區(qū)域正面拍攝的效果，無法支持大教室等。

（2）紅外探測技術(shù)，這種技術(shù)需要在教室四周安裝紅紅外發(fā)射條，紅外接收裝置，施工特別麻煩及后期維修周期較長；且無法區(qū)分學(xué)生站立或是舉手策略。

（3）超聲波技術(shù)，這種技術(shù)需要在黑板下沿安裝很多個超聲波推測模塊，且無法實現(xiàn)學(xué)生區(qū)域的智能跟蹤，學(xué)生區(qū)域需要增加語音跟蹤或是紅外按鍵跟蹤。

（4）線纜保護裝置的問題，線纜保護外殼需要根據(jù)實際情況進行現(xiàn)場制作，耗時費力，沒有一款通用產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容