专利名称：一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法
技术领域：
本发明涉及一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法，适用于现代信 息化教室、智能课堂教学录播系统、精品课程录制、交互式教学系统的建设。
背景技术：
随着教育信息化的发展，多媒体课件在教学过程中应用的日益广泛，越来越多的 学校建成或在建电子信息化教室(简称电教室)，电教室不但能进行多媒体教学，还有专人 将教学过程同步录制下来，形成学校课堂教学录像。目前的课堂教学录像，不但有课件拍 摄，还有学生起立回答问题、教师黑板板书、教师讲解问题的拍摄，因为拍摄角度的不同，势 必需要多个机位摄像机参与拍摄，多机位的拍摄需要有导播来完成各摄像机之间的镜头转 场、特技等现场编辑，这就需要众多的摄像人员和一位导播员。随着国家“精品课程”建设 项目推广，以及传统的教学评估、示范课录制、教学观摩、远程教学等建设，无一不需要课堂 教学录像，为了将管理电教室的教师从繁重的录播任务解放出来，自动录播系统出现了，能 够自动进行多机位拍摄，自动导播，录像录制和教师讲课同步进行，课结束了，多媒体课堂 教学录像自动完成了。目前教师黑板书写动作检测，有两种方法，一种是采用被动式红外探测技术，将一 个红外发射装置安装在教师的腰部，当教师转身写板书时，红外接收器接受到信号，以别为 教师写板书；另一种方法是通过视频帧间差分分析，如果人的胳膊位于检测出目标的左上 或右上，则认为是有写板书动作目前的教师位置检测方法，有基于光学红外发光阵列定位、 主动式超声波探测技术、教师佩戴发射器定位技术、基于运动检测的多通道融合技术等方 法。其中基于光学红外发光阵列定位方法是在黑板的下方，安装一系列的光学发光阵列，在 教师后方，安装有教师定位仪，通过判断教师遮挡发光阵列的位置来定位教师所在的位置。被动式红外探测技术缺点是抗干扰能力较差，只要教师一转身，就被识别为写板 书动作，这无疑导致自动导播的误切换。该视频帧间差分分析技术的缺点是，如果教师背对 黑板，手臂向上挥动时，会被识别为写板书动作，这也是该方法固有的缺陷，不可避免的造 成误识别，影响最终录播结果，而且，当教师手放在黑板上，不动时，不会识别。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种正确一种教学智能录播系统用教师黑板书写动 作检测方法本发明实现上述目的的技术方案是一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作 检测方法，其创新点在于其步骤包括，1)图像采集和标定使用视频采集卡，采集一帧图像；对黑板区域进行标定，闭合 多边形内是黑板区域；2)运动检测包括通过背景建模与更新、背景差分、肤色差分、运动检测、运动合 并进行运动检测；
3)区域检测采用有面积法和像素统计法等方法，像素统计法为计算落在检测 区域内有效二值个数，计算公式如下
权利要求
1.一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法，其特征在于其步骤包括，1)图像采集和标定使用视频采集卡，采集一帧图像；对黑板区域进行标定，闭合多边 形内是黑板区域；2)运动检测包括通过背景建模与更新、背景差分、肤色差分、运动检测、运动合并进 行运动检测；3)区域检测采用有面积法和像素统计法等方法，像素统计法为计算落在检测区域 内有效二值个数，计算公式如下Σα 少)检测区，Ii是运动像素面积法为搜索Ibin联通的区域，然后计算区域总面积s ；4)板书检测若s大于一定的阈值后，则识别为教师写板书动作。
2.根据权利要求1所述的一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法，其特 征在于所述图像采集和标定是通过在黑板边框四周及讲台顶部安装的摄像机采集图像。
3.根据权利要求1所述的一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法，其特 征在于所述背景建模与背景更新的方法为令代表背景帧图像，初始化为第一帧， η表示当前时刻，U，y)代表像素的位置，^(U)表示当前帧图像，渐进均值滤波背景建模 可以用如下公式表示 均值滤波背景建模可以用如下公式表示
4.运动检测的过程为表示将差分图像根据一阈值，划分为运动与非运动像素，运动二值 图像Ibin(X，y)可以只有O与1，也可以只有0与255，也可以是任意不同的两个值组成，公 式如下
全文摘要
一种教学智能录播系统用教师黑板书写动作检测方法，其步骤包括，图像采集和标定使用视频采集卡，采集一帧图像；对黑板区域进行标定，闭合多边形内是黑板区域；运动检测包括通过背景建模与更新、背景差分、肤色差分、运动检测、运动合并进行运动检测；区域检测采用有面积法和像素统计法等方法，像素统计法为计算落在检测区域内有效二值个数，计算公式如下面积法为搜索Ibin联通的区域，然后计算区域总面积s；板书检测；若s大于一定的阈值后，则识别为教师写板书动作。本发明正确写板书动作检测率高。
文档编号G06K9/00GK102096812SQ201110032338
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者吴柯维, 王凤宇, 许松涛, 贾子杰, 魏周朝 申请人:吴柯维, 王凤宇, 许松涛, 贾子杰, 魏周朝