一种联系课堂的实现方法与流程

本发明涉及智慧教学领域，主要是一种联系课堂的实现方法。

背景技术

随着科技水平的提高，云计算、物联网、移动互联网、大数据分析等技术的进一步成熟，新一代信息技术与教育产生深度融合，人们对智慧教育的需求日益高涨。

但是，目前智慧教育系统的研究主要集中于关键技术的攻关以及系统模型和解决方案理论研究，尚未建立统一的“智慧校园”系统架构和技术规范，没有从如何利用信息技术支持学生的协作学习，如何支持师生互动与快速准确反馈，如何支持教室教学决策等方面提出有效的解决方案。

技术实现要素：

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种联系课堂的实现方法，通过该实现方法，主课堂和辅课堂的教学活动可实时呈现在对方教室的交互式电子白板或无尘书写板上，从而参与对应教室的教学活动，教学活动包括但不限于知识讲解、随堂问答、课堂讨论。本发明的具体技术方案如下：

一种联系课堂的实现方法，所述联系课堂包括授课教室和互动教室，该实现方法包括如下步骤：

在授课教室设置第一图像定位探测器，采集现场教师和学生的实时画面并单向输出到第一跟踪主机；

所述第一跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至第一导播控制台；所述第一导播控制台根据内部控制模式输出控制信号至第一录播工作站；

所述第一录播工作站基于所述第一跟踪主机的控制信号，控制第一摄像机采集教师及学生的视频画面并实时传输到所述第一录播工作站；同时，第一智能调音系统将采集的现场声音实时传输到所述第一录播工作站；

所述第一录播工作站将接收的音视频信号通过第一互动教学终端传送给第一互动教学服务器；

所述第一互动教学服务器将接收的音视频信号或从视频综合应用管理平台调取的音视频信息传送给互动教室进行互动。

上述联系课堂的实现方法，还包括如下步骤：

在互动教室设置第二图像定位探测器，采集现场教师和学生的实时画面并单向输出到第二跟踪主机；

所述第二跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至第二导播控制台；所述第二导播控制台根据内部控制模式输出控制信号至第二录播工作站；

所述第二录播工作站基于所述第二跟踪主机的控制信号，控制第二摄像机采集教师及学生的视频画面并实时传输到所述第二录播工作站；同时，第二智能调音系统将采集的现场声音实时传输到所述第二录播工作站；

所述第二录播工作站将接收的音视频信号通过第二互动教学终端传送给第二互动教学服务器，

所述第二互动教学服务器将接收的音视频信号或从所述视频综合应用管理平台调取的音视频信息传送给授课教室进行互动。

所述内部控制模式包括手动模式、半自动模式和全自动模式。在半自动模式下，所述第一录播工作站和第二录播工作站的输出画面由手动选择、通过所述导播控制台手动控制录播机和所述摄像机的动作，在手动模式下教师手动选择导播控制台的模式并手动选择录播工作站需要输出的画面，在自动模式下，跟踪主机直接控制录播工作站的录播并自动选择所需输出的画面。

所述录播工作站为高清录播工作站，所述跟踪主机根据内部算法采用自动模式传输数据。

所述跟踪主机的跟踪分为教师区跟踪和学生区跟踪，方法如下：

针对教师区，开始只跟踪运动物体，同时按照非运动区域分块学习背景；在所有非运动区域都被学习后，利用背景跟踪静止目标。学习背景是指，开始只在跟踪区域跟踪运动的目标，针对运动目标以外的场景，机器会记忆学习，因此，“学习背景”可以类似理解为背景扫描。

针对学生区，先学习背景，在图像跟踪区域持续一段时间没有运动目标时完成背景学习，并开始进入目标跟踪。

所述教师区和学生区的跟踪目标在3个及以上时，系统跟踪一段时间后自动进入重新学习状态。重新学习是指，当记忆的场景产生变化时就重新记忆运动以外的场景。

所述跟踪主机的算法在感应到背景干扰时自动进入重新学习状态。背景干扰是指，背景本身发生变化(例如更换教室座椅等)及运动、光线等因素导致背景发生变化。

所述第一互动教学终端的画面通过第一投影机投影在第一无尘书写板或第一交互式电子白板，所述第二互动教学终端的画面通过第二投影机投影在第二无尘书写板或第二交互式电子白板。

所述第一录播工作站与第一多媒体课堂云终端连接，所述第一多媒体云终端与所述视频综合应用管理平台连接；

所述第一多媒体课堂云终端的画面通过第一投影机投影在第一交互式电子白板上。

所述第二录播工作站与第二多媒体课堂云终端连接，所述第二多媒体云终端与所述视频综合应用管理平台连接；

所述第二多媒体课堂云终端的画面通过第二投影机投影在第二交互式电子白板上。

所述视频综合应用管理平台具有直播模块和资源共享模块。

所述第一图像定位探测器和第二图像定位探测器分别包括用于定位教师活动的教师定位图像探测器和用于定位学生活动的学生定位图像探测器。

所述第一跟踪主机和第二跟踪主机分别包括用于跟踪教师活动的教师跟踪主机和用于跟踪学生活动的学生跟踪主机。

所述第一智能调音系统和所述第二智能调音系统是全场景智能调音台，用于实时录入学生或教师的声音。

所述互动包括举手功能、指定或申请主讲功能、指定或请求注释功能、讨论功能等。

所述互动教学服务器的本地音视频信号设置不同权限供相应权限的用户调用，例如可分为学生权限、教师权限和管理员权限。

本发明具有如下优点：

(1)整合交互式电子白板软件和多媒体课堂云终端软件为一体，一键登入可同时使用两个软件的功能和资源，在软件、云资源和云应用中自由切换，减少用户操作的不便；

(2)用户可方便地将云资源下载到本地电脑并直接拖拽到交互式电子白板中使用；

(3)授课教室和互动教室通过综合平台可以进行教学活动互动交流，区域内有权限的教师和学生可在连接网络的任意地点观看教学活动的直播。

附图说明

图1是实施例联系课堂实现方法的流程示意图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施例进行详细说明，但所述内容不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的保护涵盖范围之内。另外，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例中的术语，以“互动教学终端”为例，可能指第一互动教学终端或第二互动教学终端，也可能指第一互动教学终端和第二互动教学终端，需根据上下文及前述“发明内容”的描述综合理解。

实施例1

本实施例的实现方法所使用的联系课堂系统，包括通过综合平台双向连接的授课教室系统和互动教室系统；授课教室系统和互动教室系统各自包括图像定位探测器、跟踪主机、导播控制台、录播工作站、互动教学终端，授课教室系统和互动教室系统均与综合平台双向连接，综合平台包括与录播工作站双向连接的视频综合应用管理平台以及与互动教学终端双向连接的互动教学服务器。视频综合应用管理平台和互动教学服务器可进行数据交换。

如图1所示，联系课堂的实现方法如下：

在授课教室设置第一图像定位探测器，采集现场教师和学生的实时画面并单向输出到第一跟踪主机；

第一跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至第一导播控制台；第一导播控制台根据内部控制模式输出控制信号至第一录播工作站；

第一录播工作站基于第一跟踪主机的控制信号，控制第一摄像机采集教师及学生的视频画面并实时传输到第一录播工作站；同时，第一智能调音系统将采集的现场声音实时传输到第一录播工作站；

第一录播工作站将接收的音视频信号通过第一互动教学终端传送给第一互动教学服务器；

第一互动教学服务器将接收的音视频信号或从视频综合应用管理平台调取的音视频信息传送给互动教室，互动教室根据接收的音视频信息可以进行相应的教学活动，例如举手回答问题、现场讨论等。

在互动教室设置第二图像定位探测器，采集现场教师和学生的实时画面并单向输出到第二跟踪主机；

第二跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至第二导播控制台；第二导播控制台根据内部控制模式输出控制信号至第二录播工作站；

第二录播工作站基于第二跟踪主机的控制信号，控制第二摄像机采集教师及学生的视频画面并实时传输到第二录播工作站；同时，第二智能调音系统将采集的现场声音实时传输到第二录播工作站；

第二录播工作站将接收的音视频信号通过第二互动教学终端传送给第二互动教学服务器，第二互动教学服务器将接收的音视频信号或从视频综合应用管理平台调取的音视频信息传送给授课教室，授课教室根据接收的音视频信息可以进行相应的教学活动，例如举手回答问题、现场讨论等。

导播控制台的内部控制模式包括手动模式、半自动模式和全自动模式。在半自动模式下，第一录播工作站和第二录播工作站的输出画面由手动选择、通过导播控制台手动控制录播机和摄像机的动作，在手动模式下教师手动选择导播控制台的模式并手动选择录播工作站需要输出的画面，在自动模式下，跟踪主机直接控制录播工作站的录播并自动选择录播工作站所需输出的画面。

三种模式的操作方法具体举例如下：

(1)全自动模式

教室课前准备→学生进入教室→老师通过导播控制台设备选择自动模式→教师定位图像探测器及学生定位图像探测器采集现场教师及学生的实时画面单向输出至跟踪主机→教师及学生跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至录播工作站→录播工作站基于收到的控制信号控制摄像机系统采集教师及学生的实时画面并传送给录播工作站，录播工作站将实时画面传送给互动教学终端→互动教学终端通过网络输出本地画面或接收远端画面，并可通过投影机投影达到无尘书写板或交互式电子白板。

流程也可以为：教室课前准备→学生进入教室→老师选择设备自动模式(导播控制台)→授课教师通过电子白板进行正常授课→授课教师课件及电脑桌面同时通过网络输出到远端画面。

(2)半自动模式

教室课前准备→学生进入教室→老师通过导播控制台设备选择半自动模式→教师定位图像探测器及学生定位图像探测器采集现场教师及学生的实时画面单向输出至跟踪主机→教师及学生跟踪主机根据内部算法单向输出控制信号至录播工作站→录播工作站基于收到的控制信号控制摄像机系统采集教师及学生的实时画面并传送给录播工作站，辅助教师通过手动选择所需传输的本地画面并通过录播工作站传送给互动教学终端→互动教学终端通过网络输出本地画面或接收远端画面，并可通过投影机投影达到无尘书写板或交互式电子白板。

流程也可以为：教室课前准备→学生进入教室→老师选择设备半自动模式(导播控制台)→授课教师通过电子白板进行正常授课→授课教师课件及电脑桌面同时通过网络输出到远端画面。

(3)手动模式

教室课前准备→学生进入教室→老师通过导播控制台设备选择手动模式→手动控制摄像机系统采集教师及学生的实时画面并传送给录播工作站，然后手动选择所需传输的本地画面并通过录播工作站传送给互动教学终端→互动教学终端通过网络输出本地画面或接收远端画面，并可通过投影机投影达到无尘书写板或交互式电子白板。

流程也可以为：教室课前准备→学生进入教室→老师选择设备手动模式(导播控制台)→授课教师通过电子白板进行正常授课→授课教师课件及电脑桌面同时通过网络输出到远端画面。

可选地，录播工作站为高清模式录播工作站，跟踪主机根据内部算法采用自动模式传输数据。

跟踪主机的跟踪分为教师区跟踪和学生区跟踪，方法如下：

针对教师区，开始只跟踪运动物体，同时按照非运动区域分块学习背景；在所有非运动区域都被学习后，利用背景跟踪静止目标。

针对学生区，先学习背景，在图像跟踪区域持续一段时间没有运动目标时完成背景学习，并开始进入目标跟踪。

当教师区和学生区的跟踪目标合计或分别在3个及以上时，系统跟踪一段时间后自动进入重新学习状态。跟踪主机的算法在感应到背景干扰时自动进入重新学习状态。

第一互动教学终端的画面通过第一投影机投影在第一无尘书写板或第一交互式电子白板，第二互动教学终端的画面通过第二投影机投影在第二无尘书写板或第二交互式电子白板。

第一录播工作站与第一多媒体课堂云终端连接，第一多媒体云终端与视频综合应用管理平台连接；

第一多媒体课堂云终端的画面通过第一投影机投影在第一交互式电子白板上。

第二录播工作站与第二多媒体课堂云终端连接，第二多媒体云终端与视频综合应用管理平台连接；

第二多媒体课堂云终端的画面通过第二投影机投影在第二交互式电子白板上。

视频综合应用管理平台具有直播模块和资源共享模块。

可选地，第一图像定位探测器和第二图像定位探测器分别包括用于定位教师活动的教师定位图像探测器和用于定位学生活动的学生定位图像探测器。

可选地，第一跟踪主机和第二跟踪主机分别包括用于跟踪教师活动的教师跟踪主机和用于跟踪学生活动的学生跟踪主机。

第一智能调音系统和第二智能调音系统是全场景智能调音台，用于实时录入学生或教师的声音。

互动包括举手功能、指定或申请主讲功能、指定或请求注释功能、讨论功能等。

互动教学服务器的本地音视频信号设置不同权限供相应权限的用户调用，例如可分为学生权限、教师权限和管理员权限。例如，学生权限可设置为只能查看资源，教师权限可设置为既能查看又能上传资源，管理员权限设置为可查看、上传资源或对资源进行修改、删除、隐藏或对部分用户屏蔽。