[發明專利]一種基于3D虛擬合成技術的微課錄制系統及方法

在審

• 申請號: 201510793629.0
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105376547A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 馮大治
• 申請（專利權）人: 廣州市英途信息技術有限公司
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N21/433;H04N21/472
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 李肇偉

技術領域

本發明涉及3D虛擬合成技術，尤其是應用在教學的基于3D虛擬合成技術的微課錄制系統及方法。

背景技術

“微課”全稱“微型視頻課程”，它是以教學視頻為主要呈現方式，圍繞學科知識點、例題習題、疑難問題、實驗操作等進行的教學過程及相關資源之有機結合體。

“微課”作品特點：

1.“微課”核心資源是“微視頻”（教學視頻片段），同時可包含與該教學視頻內容相關的“微教案”（教學設計）、“微課件”（教學課件）、“微習題”（練習測試題）、“微反思”（教學反思）等輔助性教與學內容。”時長一般為5分鐘左右，建議不超過10分鐘。

2.微課件的設計要求短小精悍，圍繞重點的教學課件，并且有良好的壓縮方式，最好是流媒體格式，便于網絡傳輸達到共享的效果。

3.目前學校中實現課件錄制的方式主要通過人工錄制和課件錄播系統，這兩種錄制方式的特點是多機位的視頻展現，和現場實況錄制，錄制的內容經過后期編輯和制作后作為教學資源來使用。但是如果面對微課件的制作這兩種方式就不適合了，如果只為了幾分鐘的微課件制作，動用如此多的人力物力在目前的學校環境下可能有些勉為其難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于3D虛擬合成技術的微課錄制系統及方法，微課錄制方法更簡單，制作時間更短，制作成本更低，而且展現的內容更豐富。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種基于3D虛擬合成技術的微課錄制系統，包括：

用于對人物進行拍攝取像的視頻攝像設備；

用于對人物進行收音的音頻錄入設備；

用于對視頻攝像設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，實現視頻攝像設備拍攝的人物在虛擬場景內的活動和變化的圖像合成模塊；

用于將人物在虛擬場景內的活動和變化進行視頻錄制的視頻錄制控制模塊。

作為改進，系統還包括在虛擬背景中插入圖片或視頻的文件處理模塊。

作為改進，系統還包括對軟件的顯示輸出信號進行獲取，視頻信號對應輸入到虛擬場景的顯示框中與背景進行合成顯示的系統界面捕抓模塊。

為解決上述技術問題，本發明另一技術方案是：一種基于3D虛擬合成技術的微課錄制方法，包括以下步驟：

（1）利用人物采集處理模塊對視頻攝像設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，實現視頻攝像設備拍攝的人物在虛擬場景內的活動和變化；

（4）利用視頻錄制控制模塊將人物在虛擬場景內的活動和變化進行視頻錄制。

作為改進，步驟（1）中，人物摳象基于顏色采樣與平滑優化的方式實現，摳像方程式為：C=aF+(1-a)B，基于RGB三色的摳像方程為：Cr,g,b=aFr,g,b+(1-a)Br,g,b；其中r,g,b三色的色值，采用系統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，相應的Alpha通道值設為1，在這個范圍之內的像素作為背景，相應的Alpha通道值設為0；平滑優化采用目標像素點的色值附近一定范圍內的加權平均值，做為邊緣優化的參照值。

作為改進，步驟（2）中，將3DMAX中設計的場景建模文件重新編譯為以.ASE或.XND為后綴的場景執行文件。

作為改進，利用文件處理模塊在虛擬背景中插入圖片或視頻，包括：

1）PPT加載方式為：利用系統的文檔轉換程序，將PPT文檔格式轉換成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：利用系統的內建播放器對視頻進行解碼播放，支持視頻格式包括avi、wmv、mp4，播放器控制功能包括播放、暫停、循環播放和快進。

作為改進，利用系統界面捕抓模塊對軟件的顯示輸出信號進行獲取，視頻信號對應輸入到虛擬場景的顯示框中，與背景進行合成顯示。

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。

作為改進，步驟（4）中，利用視頻錄制控制模塊生產壓縮視頻和流媒體視頻。