[發明專利]一種微格教室的全場景自動跟蹤裝置

有效

• 申請號: 201910490877.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110300282B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王超;李慶華
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/76;H04N5/232;H04N21/472;H04N21/254
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 李浩成

本發明涉及智能教學領域，尤其涉及一種微格教室的全場景自動跟蹤裝置，包括教師定位追蹤系統、學生定位追蹤系統、講臺定位系統以及控制模塊；教師定位追蹤系統、學生定位追蹤系統、講臺定位系統布置在教室內部與后臺的控制模塊相連；其中，教師定位追蹤系統包括紅外發射裝置、紅外捕獲裝置、紅外分析裝置以及教師自動跟蹤裝置，教師定位追蹤系統能夠保障對教師的正面進行跟蹤攝像；學生定位追蹤系統包括聲音捕捉裝置、聲音分析裝置、學生自動跟蹤裝置，學生定位追蹤系統能夠保障對發言學生的定位追蹤攝像；講臺定位系統包括講臺攝像機，講臺攝像機至少包括黑板定位攝像機、多媒體屏幕攝像機，講臺定位系統記錄多媒體屏幕教學信息。

技術領域

本發明涉及智能教學領域，尤其涉及一種微格教室的全場景自動跟蹤裝置。

背景技術

微格教學是近幾年來推出的一種適用于師范院校的新教學模式，其目的是提高教師的教學技能。目前在訓練教師基本教學技能方面，通常采用將教師的教學能力分解為幾種基本教學技能，以角色扮演的方式組成微型課堂，在嚴格控制學生規模和授課時間的條件下，集中訓練一、二種特定的教學技能。受訓者借助音像媒介，觀察演示某一技能的“示范者”的范例，從中發現個別教學技能的種種特征，然后進行實際教學，努力使自己的行為，按范例的路線形成，并用錄像攝下教學實況，觀察自己實際教學的實況錄像以作自我分析和聽取他人的評語。

目前的微格教學系統的基本做法是通過監控系統，將上課過程錄制下來，通過回放進行評價分析, 但現有技術中，錄制教學過程需要多個人進行配合，錄制有盲區，并且在錄制后需要進行人為的加工處理，畫面大多很模糊。

微格教室的全場景自動跟蹤錄播對畫面質量要求比較高，主要體現在錄制畫面存在移動性、變換性、多點性，移動性主要體現在教師在授課過程中位置及朝向是經常變動的，如何對教師的正面實時追蹤是微格教室的全場景自動跟蹤錄播的關鍵技術之一；變換性主要體現在需要錄制的畫面需要實時切換，教學過程中除了所需的教師畫面外，還需要對發言學生的畫面錄制以及教師的板書、投影儀屏幕等影像，如何進行畫面切換，是微格教室的全場景自動跟蹤錄播的另一關鍵技術。針對上述問題，專利CN201421664Y提供了一種微格實訓系統，并公開了攝像機控制可通過軟件對裝有云臺的攝像機進行推拉搖移控制，或通過圖像識別、紅外檢測、數字傳感等多種攝像機自動跟蹤或定位，但并未給出自動跟蹤具體的實施手段。

專利CN208836230U提供了一種攝像機、單反相機鏡頭變焦距自動追蹤檢測裝置，利用機械結構配合變焦調節環的運動，用編碼技術采集位移數據，進行后臺同步校正處理，能夠實現高精度焦距檢測要求，但如何將其應用于微格教學的全場景錄播還需進一步探索。

總之，微格教室的全場景自動跟蹤裝置需要進一步改進完善。

發明內容

針對上述內容，為解決上述缺陷，提供一種微格教室的全場景自動跟蹤裝置，包括教師定位追蹤系統、學生定位追蹤系統、講臺定位系統以及控制模塊；教師定位追蹤系統、學生定位追蹤系統、講臺定位系統布置在教室內部與后臺的控制模塊相連；其中，教師定位追蹤系統包括紅外發射裝置、紅外捕獲裝置、紅外分析裝置以及教師自動跟蹤裝置；紅外發射裝置設置在教師穿戴設備上，包括設置在教師正面的第一紅外發射裝置和設置在教師背面的第二紅外發射裝置，使用時，第一紅外發射裝置和第二紅外發射裝置同時發射不同波段的紅外線，并被紅外捕獲裝置捕獲，紅外捕獲裝置將捕獲的兩種波段紅外線信息傳遞給紅外分析裝置，由紅外分析裝置根據上述兩種波段紅外線信息分析出第一紅外發射裝置和第二紅外發射裝置的位置，進一步判斷教師的位置以及教師的朝向；教師自動跟蹤裝置由布置在教室頂部的至少2臺焦距可調的教師攝像機構成，紅外分析裝置將教師的位置以及教師的朝向傳輸給控制模塊，控制模塊選擇對應的教師攝像機，并對其發出焦距調節動作指令以指導對應的教師攝像機工作，保障對教師的正面進行跟蹤攝像；