專利名稱：課程錄播自動跟蹤機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種跟蹤技術(shù)，尤其涉及一種可用在課程錄播系統(tǒng)中的自動跟蹤機(jī)。
背景技術(shù)：
改革開放以來，我國教育事業(yè)得到了很大發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量，用現(xiàn)代化教學(xué)手段和教學(xué)設(shè)備促進(jìn)教育改革的深入展開已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的 一項
重要任務(wù)。
教育是傳承和傳播人類文明、提高國民科學(xué)文化素質(zhì)、提供經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展主體動力的根本途徑。黨和國家歷來把教育放在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位。為
了不斷提高我國教學(xué)質(zhì)量和結(jié)合教學(xué)改革工程，教育部于2003年4月下發(fā)文件，正式啟動課程建設(shè)。計劃用5年時間在全國高校中建設(shè)1500門國家級的課程，并上網(wǎng)免費(fèi)開放，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享。
但現(xiàn)有的教學(xué)錄像資源片多為采用人工進(jìn)行專業(yè)錄制后得到的，需要消耗大量的人力、物力和財力，所能錄制的內(nèi)容也受到一定限制，而現(xiàn)在沒有一種可以用在課堂教學(xué)中，對教師講課隨時的情況進(jìn)行自動跟蹤，從而完成對教師教學(xué)過程自動錄制，達(dá)到使學(xué)習(xí)者可以共享這些錄制的具有較好師資力量學(xué)校的教師的教學(xué)的目的。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型實施方式提供了 一種課程錄
4播自動跟蹤機(jī)，可以實時跟蹤所攝錄對象的移動，進(jìn)而保證攝像裝置進(jìn)行實時錄制。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本實用新型實施方式提供一種課程錄播自動跟蹤才幾，該跟蹤機(jī)包括
探測裝置、控制裝置、顯示裝置和控制面板；
探測裝置由對應(yīng)設(shè)置的發(fā)射裝置和接收裝置構(gòu)成，發(fā)射裝置與接收裝置均與控制裝置連接，發(fā)射裝置用于發(fā)出紅外光，接收裝置用于接收發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光，對區(qū)域內(nèi)的跟蹤對象進(jìn)行探測，獲得跟蹤對象的位置信息；
控制裝置，與檢測顯示裝置和控制面板連接，其上設(shè)有輸出控制信號的攝像機(jī)控制串口和錄播機(jī)控制串口 ，用于接收探測裝置傳送的所述位置信息，根據(jù)設(shè)定的跟蹤控制策略結(jié)合位置信息發(fā)出攝像機(jī)和錄播機(jī)的控制信號。
所述發(fā)射裝置為紅外發(fā)射裝置。所述紅外發(fā)射裝置包括
振蕩器、發(fā)射控制模塊、合成處理模塊和紅外發(fā)射模塊；
振蕩器，與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生振蕩信號；
發(fā)射控制模塊，與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生控制振蕩信號的控制信
號；
合成處理模塊，用于將所述振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號與所述發(fā)射控制模塊產(chǎn)生的控制信號合成為供發(fā)射用的信號，其輸出端與紅外發(fā)射模塊連接；紅外發(fā)射模塊，用于將所述合成處理模塊發(fā)送來的信號發(fā)射。所述振蕩器為38Kz振蕩器。所述接收裝置為紅外接收裝置。所述紅外接收裝置包括
多個接收頭、移位寄存器、并串控制模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；
多個接收頭，并聯(lián)連接到移位寄存器上，用于接收紅外發(fā)射裝置發(fā)射的信號；
移位寄存器，對所連接的多個接收頭接收的信號進(jìn)行移位；
并串控制模塊，與所述移位寄存器連接，控制移位寄存器完成所述多個
接收頭接收的信號的移位處理；
數(shù)據(jù)輸出模塊，與所述移位寄存器連接，用于輸出移位寄存器移位處理后的數(shù)據(jù)。
所述移位寄存器為并入串出寄存器。
所述發(fā)射裝置和接收裝置均為對應(yīng)設(shè)置的多個。
由上述本實用新型實施方式提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型實施方式中通過探測裝置與控制裝置配合，由控制裝置的發(fā)射裝置和接收裝置實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域探測、跟蹤和定位，將跟蹤結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號傳送給控制裝置，由控制裝置可以通過攝像機(jī)控制串口和錄播機(jī)控制串口發(fā)出控制信號，進(jìn)而實現(xiàn)對攝像機(jī)和/或錄播機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，完成跟蹤、定位式攝錄。該跟蹤機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，跟蹤效果準(zhǔn)確。

圖1為本實用新型實施例的跟蹤機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型實施例的發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型實施例的接收裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實用新型實施例的跟蹤機(jī)應(yīng)用在自動錄播系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本實用新型實施例的跟蹤機(jī)對教學(xué)課程中學(xué)生區(qū)域進(jìn)行跟蹤探測的示意圖6為本實用新型實施例的跟蹤機(jī)對教學(xué)課程中教師進(jìn)行跟蹤探測的示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施方式提供一種課程錄播自動跟蹤機(jī)，可以用在課程錄播系統(tǒng)中，實現(xiàn)對教學(xué)過程實時進(jìn)行跟蹤，該自動跟蹤機(jī)具體包括探測信號處理單元、跟蹤控制單元、切換處理單元和探測裝置，其中，探測裝置與探
6測信號處理單元連接，探測信號處理單元與跟蹤控制單元連接，用于接收并
處理所述探測裝置發(fā)出的信號；跟蹤控制單元與切換處理單元連接，根據(jù)探測信號處理單元輸出的控制信號，通過切換處理單元調(diào)整或切換掘/泉裝置。
為便于理解，
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
實施例一
如圖1所示，本實施例提供一種課程錄播自動跟蹤機(jī)，可以作為課程錄播系統(tǒng)的自動跟蹤機(jī)，對教學(xué)過程進(jìn)行實時跟蹤，進(jìn)而實現(xiàn)對課程的自動錄播，該跟蹤機(jī)具體包括
探測裝置、控制裝置、顯示裝置和控制面板；其中，探測裝置由對應(yīng)設(shè)置的發(fā)射裝置和接收裝置構(gòu)成，發(fā)射裝置與接收裝置均與控制裝置連接；所述的發(fā)射裝置用于發(fā)出紅外光，接收裝置用于接收發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光，對區(qū)域內(nèi)的攝錄對象進(jìn)行探測，獲得跟蹤對象的位置信息；
控制裝置，與顯示裝置和控制面板連接，其上設(shè)有輸出控制信號的攝像機(jī)控制串口和錄播機(jī)控制串口 ，用于接收探測裝置傳送的接收裝置獲得的所述位置信息，根據(jù)設(shè)定的跟蹤控制策略結(jié)合所述的位置信息發(fā)出攝像機(jī)和錄播機(jī)的控制信號，以控制攝像機(jī)和錄播機(jī)對跟蹤對象進(jìn)行自動錄像。
其中，顯示裝置用于顯示控制裝置的控制信息，控制面板用于對控制裝置進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。
上述跟蹤機(jī)中，發(fā)射裝置為紅外發(fā)射裝置，如圖2所示，該紅外發(fā)射裝置具體由振蕩器、發(fā)射控制模塊、合成處理模塊和紅外發(fā)射模塊構(gòu)成；其中，振蕩器與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生振蕩信號， 一般采用38Kz的振蕩器，使用38khz調(diào)制波可以避免其它紅外發(fā)射裝置的干擾；發(fā)射控制模塊與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生控制振蕩信號的控制信號；合成處理模塊是一個與門邏輯模塊，只有在控制信號和38khz振蕩信號同時到來才能輸出信號，用于將所述振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號與所述發(fā)射控制模塊產(chǎn)生的控制信號合成為供發(fā)射用的信號，其輸出端與紅外發(fā)射模塊連接；紅外發(fā)射模塊由兩只紅外發(fā)射管和限流電阻組成，用于將所述合成處理模塊發(fā)送來的信號以紅外光的形式發(fā)射，應(yīng)用中調(diào)節(jié)限流電阻的大小可以控制紅外發(fā)射模塊發(fā)射功率的大小。
與紅外發(fā)射對應(yīng)的接收裝置釆用的是紅外接收裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖3所 示，由多個接收頭、移位寄存器、并串控制模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊構(gòu)成；其 中，多個接收頭(實際中，可以設(shè)置根據(jù)需要設(shè)置， 一般設(shè)置60個)并聯(lián)連 接到移位寄存器上，用于接收紅外發(fā)射裝置發(fā)射的信號，接收頭內(nèi)部設(shè)有集 成電路，它的接收頻率為38khz,收到時輸出為低電平，未收到時輸出為高電 平；移位寄存器，對所連接的多個接收頭接收的信號進(jìn)行移位， 一般采用并 入串出寄存器，每個移位寄存器有8個輸入端，可級聯(lián)；并串控制模塊，與所 述移位寄存器連接，控制移位寄存器完成所述多個接收頭接收的信號的移位 處理；數(shù)據(jù)輸出模塊，與所述移位寄存器連接，用于輸出移位寄存器移位處 理后的數(shù)據(jù)。該接收裝置的工作原理為當(dāng)紅外發(fā)射裝置開啟時，由于目標(biāo) 的位置不同，產(chǎn)生的陰影造成擋住的接收頭未收到信號，而未被目標(biāo)擋住的 接收頭能收到信號。這時將移位寄存器轉(zhuǎn)成串出，移位寄存器就會將并入的 信號鎖住。同時開啟串行寄存器，將數(shù)據(jù)輸出，然后控制裝置發(fā)出關(guān)閉命令 結(jié)束這一次探測。
上述課程錄播自動跟蹤機(jī)實際應(yīng)用在課程錄播系統(tǒng)中時，起到目標(biāo)探測 和控制攝像機(jī)跟蹤的雙重作用，可根據(jù)設(shè)定的跟蹤策略和切換策略配合來實 現(xiàn)自動跟蹤與控制，具體見圖4。
實際使用中，該課程錄播自動跟蹤機(jī)的探測裝置采用主動紅外線投影方 法，交叉定位的方式，將教室設(shè)置成空間網(wǎng)格形式，通過探測相應(yīng)目標(biāo)鎖定 在相應(yīng)的網(wǎng)格位置，確定目標(biāo)的位置，則可以控制攝像機(jī)對相應(yīng)網(wǎng)格位置進(jìn) 行上、下、左、右位置及變焦的調(diào)整，這樣就保證了攝像機(jī)跟蹤目標(biāo)拍攝。
以對教學(xué)課程進(jìn)行跟蹤探測為例說明，實際中可以將教室探測區(qū)域分為 兩部分教師活動區(qū)和學(xué)生位置區(qū)，教師在授課時所在的區(qū)域不同，他所從 事的活動也不同。跟蹤目標(biāo)的位置信息即可作為攝像機(jī)跟蹤數(shù)據(jù)，也可以作 為跟蹤策略和切換策略的觸發(fā)條件，見圖5。對教師活動區(qū)進(jìn)行探測時，將自動跟蹤機(jī)的探測裝置設(shè)置在教室內(nèi)，具
體是在教室后面上方左右各設(shè)一個紅外發(fā)射裝置，圖6中T1和T2，在教室前方 墻面，距地面1米處，設(shè)置一排紅外接收裝置，內(nèi)有紅外接收管，紅外接收管 每隔10厘米設(shè)置一個，當(dāng)紅外發(fā)射裝置發(fā)出紅外光，紅外接收裝置就能收到 紅外光，紅外發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光成圓錐狀光束，夾角為45° 。紅外接收 裝置的紅外接收管為水平線狀，這樣就形成一個扇形覆蓋面。如果在這個扇 面里有物體阻擋，那么所對應(yīng)的紅外接收裝置就不能收到紅外光，或者說產(chǎn) 生陰影。物體的位置不同，陰影的位置也不同。這樣教師在黑板前面的左右 位置便可以探測出來，由一個紅外發(fā)射裝置所產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)，只能提供目 標(biāo)左右的位置參數(shù)，要得到目標(biāo)前后方向的位置數(shù)據(jù)，就需要左右方向設(shè)置 兩個紅外發(fā)射裝置，左右方向的兩個紅外發(fā)射裝置會產(chǎn)生兩個陰影位置，目 標(biāo)距離黑板越遠(yuǎn)，兩陰影位置差值越大。經(jīng)過計算能精確得出前后位置的數(shù) 據(jù)。這種方式稱為交叉定位。目標(biāo)的高度是不需要測定的，因為人的身高和 坐高是相對固定的，釆用一個標(biāo)準(zhǔn)值后，可以根據(jù)目標(biāo)距離攝像機(jī)的距離， 計算出攝像機(jī)上下的角度。若教師的身高在1.65米左右，在黑板前3米范圍內(nèi) 可以作為教師活動區(qū)域，也就是自動跟蹤機(jī)的探測裝置的探測區(qū)域。
對學(xué)生位置區(qū)域的^:測，采用對發(fā)、對收的方式，見圖6,自動跟蹤機(jī)的 探測裝置在學(xué)生位置區(qū)域設(shè)置區(qū)域的四角紅外光發(fā)射裝置。圖6中的S1、 S2、 S3、 S4四個，根據(jù)交叉定位的原則，每一個位置至少有兩個紅外發(fā)射裝置發(fā) 出的紅外光探測到，接收和發(fā)射均在離地面1.4米左右進(jìn)行，這樣在學(xué)生位置 區(qū)域便形成一個水平的探測面。只要有學(xué)生站起，就能準(zhǔn)確的探測到他的空 間位置。當(dāng)教師走下講臺，此時教師活動區(qū)域雖然不能再探測到教師的位 置，而在學(xué)生位置區(qū)域可以探測到教師的位置，使用學(xué)生位置區(qū)域的位置參 數(shù)，換算成教師的坐標(biāo)，同樣可以使攝像機(jī)跟蹤到教師的活動?；谏鲜龅奶綔y原理，自動跟蹤機(jī)的探測裝置分成對教師探測區(qū)和學(xué)生探
測區(qū)的探測。兩個探測區(qū)域的工作原理相同，以教師探測區(qū)域為例教師探 測區(qū)域設(shè)置的紅外發(fā)射裝置有兩個，共用一個紅外接收裝置。為了避免一個 紅外發(fā)射裝置產(chǎn)生的陰影，被另一個紅外發(fā)射裝置的光線覆蓋，兩個紅外發(fā) 射裝置可以采用分時工作的方式。當(dāng)其中一個紅外發(fā)射裝置工作時，將依次 讀出紅外接收裝置中的紅外接收管的狀態(tài)，可確定目標(biāo)陰影的位置、個數(shù)與 范圍等數(shù)據(jù)，并結(jié)合另一個紅外發(fā)射裝置得到的數(shù)據(jù)一起進(jìn)行計算，得可確 定目標(biāo)的準(zhǔn)確坐標(biāo)位置。
學(xué)生探測區(qū)域的探測原理與教師探測區(qū)域的探測方式基本一樣，學(xué)生探測 區(qū)域設(shè)置四個紅外發(fā)射裝置，可得到四組數(shù)據(jù)，通過對四組數(shù)據(jù)的計算即可 得到目標(biāo)的準(zhǔn)確位置，實際中，探測裝置的工作速度很快，瞬間即可完成， 一般結(jié)合目標(biāo)移動等的實際情況，可以設(shè)定為以每秒4次的速度進(jìn)行探測。
綜上所述，本實用新型實施例中的自動跟蹤機(jī)可應(yīng)用在課程自動錄播系 統(tǒng)中，可實現(xiàn)在拍攝過程中自動對目標(biāo)進(jìn)行自動跟蹤，教師和學(xué)生無需配戴 和操作與拍攝有關(guān)的任何設(shè)備和裝置，拍攝過程中也沒有拍攝人員在場，主
要是根據(jù)探測裝置探測的位置信息，使攝像機(jī)跟蹤目標(biāo)和圖像景別的變化， 及控制錄播主機(jī)對多機(jī)位的圖像進(jìn)行切換，自動完成電影模式的拍攝。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù) 范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技 術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種課程錄播自動跟蹤機(jī)，其特征在于，該跟蹤機(jī)包括探測裝置、控制裝置、顯示裝置和控制面板；探測裝置由對應(yīng)設(shè)置的發(fā)射裝置和接收裝置構(gòu)成，發(fā)射裝置與接收裝置均與控制裝置連接，發(fā)射裝置用于發(fā)出紅外光，接收裝置用于接收發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光，對區(qū)域內(nèi)的跟蹤對象進(jìn)行探測，獲得跟蹤對象的位置信息；控制裝置，與檢測顯示裝置和控制面板連接，其上設(shè)有輸出控制信號的攝像機(jī)控制串口和錄播機(jī)控制串口，用于接收探測裝置傳送的所述位置信息，根據(jù)設(shè)定的跟蹤控制策略結(jié)合位置信息發(fā)出攝像機(jī)和錄播機(jī)的控制信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射裝置為紅外發(fā) 射裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述紅外發(fā)射裝置包括振蕩器、發(fā)射控制模塊、合成處理模塊和紅外發(fā)射模塊；振蕩器，與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生振蕩信號；發(fā)射控制模塊，與合成處理模塊連接，用于產(chǎn)生控制振蕩信號的控制信號；合成處理模塊，用于將所述振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號與所述發(fā)射控制模塊 產(chǎn)生的控制信號合成為供發(fā)射用的信號，其輸出端與紅外發(fā)射模塊連接； 紅外發(fā)射模塊，用于將所述合成處理模塊發(fā)送來的信號發(fā)射。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述振蕩器為38Kz振蕩器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述接收裝置為紅外接 收裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述紅外接收裝置包括多個接收頭、移位寄存器、并串控制模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊； 多個接收頭，并聯(lián)連接到移位寄存器上，用于接收紅外發(fā)射裝置發(fā)射的 信號；移位寄存器，對所連接的多個接收頭接收的信號進(jìn)行移位； 并串控制模塊，與所述移位寄存器連接，控制移位寄存器完成所述多個接收頭接收的信號的移位處理；數(shù)據(jù)輸出模塊，與所述移位寄存器連接，用于輸出移位寄存器移位處理后的數(shù)據(jù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述移位寄存器為并入 串出寄存器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的跟蹤機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射裝置和接收裝 置均為對應(yīng)"i殳置的多個。
專利摘要本實用新型公開了一種課程錄播自動跟蹤機(jī)，該跟蹤機(jī)包括探測裝置和控制裝置；探測裝置由對應(yīng)設(shè)置的發(fā)射裝置和接收裝置構(gòu)成，發(fā)射裝置與接收裝置均與控制裝置連接；發(fā)射裝置用于發(fā)出紅外光，接收裝置用于接收發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光，與發(fā)射裝置配合生成所在探測區(qū)域內(nèi)物體的位置數(shù)據(jù)；控制裝置，與檢測顯示裝置和控制面板連接，其上設(shè)有輸出控制信號的攝像機(jī)控制串口和錄播機(jī)控制串口，用于接收探測裝置傳送的所述位置數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的控制、跟蹤策略發(fā)出攝像機(jī)和錄播機(jī)的控制信號。該自動跟蹤機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，跟蹤效果準(zhǔn)確。
文檔編號G08C23/04GK201323622SQ20082012350
公開日2009年10月7日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者賈晉生, 韓天舒 申請人:北京中慶現(xiàn)代技術(shù)有限公司