專利名稱：課程錄播自動跟蹤機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種跟蹤技術，尤其涉及一種可用在課程錄播系統中的自動跟蹤機。
背景技術：
改革開放以來，我國教育事業得到了很大發展，提高教學質量，用現代化教學手段和教學設備促進教育改革的深入展開已經成為當前教育改革的 一項
重要任務。
教育是傳承和傳播人類文明、提高國民科學文化素質、提供經濟社會發展主體動力的根本途徑。黨和國家歷來把教育放在優先發展的戰略地位。為
了不斷提高我國教學質量和結合教學改革工程，教育部于2003年4月下發文件，正式啟動課程建設。計劃用5年時間在全國高校中建設1500門國家級的課程，并上網免費開放，實現優質教學資源共享。
但現有的教學錄像資源片多為采用人工進行專業錄制后得到的，需要消耗大量的人力、物力和財力，所能錄制的內容也受到一定限制，而現在沒有一種可以用在課堂教學中，對教師講課隨時的情況進行自動跟蹤，從而完成對教師教學過程自動錄制，達到使學習者可以共享這些錄制的具有較好師資力量學校的教師的教學的目的。
發明內容
基于上述現有技術存在的問題，本實用新型實施方式提供了 一種課程錄
4播自動跟蹤機，可以實時跟蹤所攝錄對象的移動，進而保證攝像裝置進行實時錄制。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的
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；
探測裝置由對應設置的發射裝置和接收裝置構成，發射裝置與接收裝置均與控制裝置連接，發射裝置用于發出紅外光，接收裝置用于接收發射裝置發出的紅外光，對區域內的跟蹤對象進行探測，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，其上設有輸出控制信號的攝像機控制串口和錄播機控制串口 ，用于接收探測裝置傳送的所述位置信息，根據設定的跟蹤控制策略結合位置信息發出攝像機和錄播機的控制信號。
所述發射裝置為紅外發射裝置。所述紅外發射裝置包括
振蕩器、發射控制模塊、合成處理模塊和紅外發射模塊；
振蕩器，與合成處理模塊連接，用于產生振蕩信號；
發射控制模塊，與合成處理模塊連接，用于產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生的振蕩信號與所述發射控制模塊產生的控制信號合成為供發射用的信號，其輸出端與紅外發射模塊連接；紅外發射模塊，用于將所述合成處理模塊發送來的信號發射。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、并串控制模塊和數據輸出模塊；
多個接收頭，并聯連接到移位寄存器上，用于接收紅外發射裝置發射的信號；
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；
數據輸出模塊，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據。
所述移位寄存器為并入串出寄存器。
所述發射裝置和接收裝置均為對應設置的多個。
由上述本實用新型實施方式提供的技術方案可以看出，本實用新型實施方式中通過探測裝置與控制裝置配合，由控制裝置的發射裝置和接收裝置實現對目標區域探測、跟蹤和定位，將跟蹤結果轉換成電信號傳送給控制裝置，由控制裝置可以通過攝像機控制串口和錄播機控制串口發出控制信號，進而實現對攝像機和/或錄播機進行相應的控制，完成跟蹤、定位式攝錄。該跟蹤機結構簡單，跟蹤效果準確。

圖1為本實用新型實施例的跟蹤機的結構框圖；圖2為本實用新型實施例的發射裝置的結構框圖；圖3為本實用新型實施例的接收裝置的結構框圖；圖4為本實用新型實施例的跟蹤機應用在自動錄播系統中的結構框圖；圖5為本實用新型實施例的跟蹤機對教學課程中學生區域進行跟蹤探測的示意圖6為本實用新型實施例的跟蹤機對教學課程中教師進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，可以用在課程錄播系統中，實現對教學過程實時進行跟蹤，該自動跟蹤機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出的信號；跟蹤控制單元與切換處理單元連接，根據探測信號處理單元輸出的控制信號，通過切換處理單元調整或切換掘/泉裝置。
為便于理解，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
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，可以作為課程錄播系統的自動跟蹤機，對教學過程進行實時跟蹤，進而實現對課程的自動錄播，該跟蹤機具體包括
探測裝置、控制裝置、顯示裝置和控制面板；其中，探測裝置由對應設置的發射裝置和接收裝置構成，發射裝置與接收裝置均與控制裝置連接；所述的發射裝置用于發出紅外光，接收裝置用于接收發射裝置發出的紅外光，對區域內的攝錄對象進行探測，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，其上設有輸出控制信號的攝像機控制串口和錄播機控制串口 ，用于接收探測裝置傳送的接收裝置獲得的所述位置信息，根據設定的跟蹤控制策略結合所述的位置信息發出攝像機和錄播機的控制信號，以控制攝像機和錄播機對跟蹤對象進行自動錄像。
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行相應的設定。
上述跟蹤機中，發射裝置為紅外發射裝置，如圖2所示，該紅外發射裝置具體由振蕩器、發射控制模塊、合成處理模塊和紅外發射模塊構成；其中，振蕩器與合成處理模塊連接，用于產生振蕩信號， 一般采用38Kz的振蕩器，使用38khz調制波可以避免其它紅外發射裝置的干擾；發射控制模塊與合成處理模塊連接，用于產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生的振蕩信號與所述發射控制模塊產生的控制信號合成為供發射用的信號，其輸出端與紅外發射模塊連接；紅外發射模塊由兩只紅外發射管和限流電阻組成，用于將所述合成處理模塊發送來的信號以紅外光的形式發射，應用中調節限流電阻的大小可以控制紅外發射模塊發射功率的大小。
與紅外發射對應的接收裝置釆用的是紅外接收裝置，具體結構如圖3所 示，由多個接收頭、移位寄存器、并串控制模塊和數據輸出模塊構成；其 中，多個接收頭(實際中，可以設置根據需要設置， 一般設置60個)并聯連 接到移位寄存器上，用于接收紅外發射裝置發射的信號，接收頭內部設有集 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；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；數據輸出模塊，與所述移位寄存器連接，用于輸出移位寄存器移位處 理后的數據。該接收裝置的工作原理為當紅外發射裝置開啟時，由于目標 的位置不同，產生的陰影造成擋住的接收頭未收到信號，而未被目標擋住的 接收頭能收到信號。這時將移位寄存器轉成串出，移位寄存器就會將并入的 信號鎖住。同時開啟串行寄存器，將數據輸出，然后控制裝置發出關閉命令 結束這一次探測。
上述課程錄播自動跟蹤機實際應用在課程錄播系統中時，起到目標探測 和控制攝像機跟蹤的雙重作用，可根據設定的跟蹤策略和切換策略配合來實 現自動跟蹤與控制，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，將教室設置成空間網格形式，通過探測相應目標鎖定 在相應的網格位置，確定目標的位置，則可以控制攝像機對相應網格位置進 行上、下、左、右位置及變焦的調整，這樣就保證了攝像機跟蹤目標拍攝。
以對教學課程進行跟蹤探測為例說明，實際中可以將教室探測區域分為 兩部分教師活動區和學生位置區，教師在授課時所在的區域不同，他所從 事的活動也不同。跟蹤目標的位置信息即可作為攝像機跟蹤數據，也可以作 為跟蹤策略和切換策略的觸發條件，見圖5。對教師活動區進行探測時，將自動跟蹤機的探測裝置設置在教室內，具
體是在教室后面上方左右各設一個紅外發射裝置，圖6中T1和T2，在教室前方 墻面，距地面1米處，設置一排紅外接收裝置，內有紅外接收管，紅外接收管 每隔10厘米設置一個，當紅外發射裝置發出紅外光，紅外接收裝置就能收到 紅外光，紅外發射裝置發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，那么所對應的紅外接收裝置就不能收到紅外光，或者說產 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，由一個紅外發射裝置所產生的位置數據，只能提供目 標左右的位置參數，要得到目標前后方向的位置數據，就需要左右方向設置 兩個紅外發射裝置，左右方向的兩個紅外發射裝置會產生兩個陰影位置，目 標距離黑板越遠，兩陰影位置差值越大。經過計算能精確得出前后位置的數 據。這種方式稱為交叉定位。目標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，釆用一個標準值后，可以根據目標距離攝像機的距離， 計算出攝像機上下的角度。若教師的身高在1.65米左右，在黑板前3米范圍內 可以作為教師活動區域，也就是自動跟蹤機的探測裝置的探測區域。
對學生位置區域的^:測，采用對發、對收的方式，見圖6,自動跟蹤機的 探測裝置在學生位置區域設置區域的四角紅外光發射裝置。圖6中的S1、 S2、 S3、 S4四個，根據交叉定位的原則，每一個位置至少有兩個紅外發射裝置發 出的紅外光探測到，接收和發射均在離地面1.4米左右進行，這樣在學生位置 區域便形成一個水平的探測面。只要有學生站起，就能準確的探測到他的空 間位置。當教師走下講臺，此時教師活動區域雖然不能再探測到教師的位 置，而在學生位置區域可以探測到教師的位置，使用學生位置區域的位置參 數，換算成教師的坐標，同樣可以使攝像機跟蹤到教師的活動。基于上述的探測原理，自動跟蹤機的探測裝置分成對教師探測區和學生探
測區的探測。兩個探測區域的工作原理相同，以教師探測區域為例教師探 測區域設置的紅外發射裝置有兩個，共用一個紅外接收裝置。為了避免一個 紅外發射裝置產生的陰影，被另一個紅外發射裝置的光線覆蓋，兩個紅外發 射裝置可以采用分時工作的方式。當其中一個紅外發射裝置工作時，將依次 讀出紅外接收裝置中的紅外接收管的狀態，可確定目標陰影的位置、個數與 范圍等數據，并結合另一個紅外發射裝置得到的數據一起進行計算，得可確 定目標的準確坐標位置。
學生探測區域的探測原理與教師探測區域的探測方式基本一樣，學生探測 區域設置四個紅外發射裝置，可得到四組數據，通過對四組數據的計算即可 得到目標的準確位置，實際中，探測裝置的工作速度很快，瞬間即可完成， 一般結合目標移動等的實際情況，可以設定為以每秒4次的速度進行探測。
綜上所述，本實用新型實施例中的自動跟蹤機可應用在課程自動錄播系 統中，可實現在拍攝過程中自動對目標進行自動跟蹤，教師和學生無需配戴 和操作與拍攝有關的任何設備和裝置，拍攝過程中也沒有拍攝人員在場，主
要是根據探測裝置探測的位置信息，使攝像機跟蹤目標和圖像景別的變化， 及控制錄播主機對多機位的圖像進行切換，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 范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技 術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1、一種課程錄播自動跟蹤機，其特征在于，該跟蹤機包括探測裝置、控制裝置、顯示裝置和控制面板；探測裝置由對應設置的發射裝置和接收裝置構成，發射裝置與接收裝置均與控制裝置連接，發射裝置用于發出紅外光，接收裝置用于接收發射裝置發出的紅外光，對區域內的跟蹤對象進行探測，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，其上設有輸出控制信號的攝像機控制串口和錄播機控制串口，用于接收探測裝置傳送的所述位置信息，根據設定的跟蹤控制策略結合位置信息發出攝像機和錄播機的控制信號。
2、 根據權利要求l所述的跟蹤機，其特征在于，所述發射裝置為紅外發 射裝置。
3、 根據權利要求2所述的跟蹤機，其特征在于，所述紅外發射裝置包括振蕩器、發射控制模塊、合成處理模塊和紅外發射模塊；振蕩器，與合成處理模塊連接，用于產生振蕩信號；發射控制模塊，與合成處理模塊連接，用于產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生的振蕩信號與所述發射控制模塊 產生的控制信號合成為供發射用的信號，其輸出端與紅外發射模塊連接； 紅外發射模塊，用于將所述合成處理模塊發送來的信號發射。
4、 根據權利要求3所述的跟蹤機，其特征在于，所述振蕩器為38Kz振蕩器。
5、 根據權利要求l所述的跟蹤機，其特征在于，所述接收裝置為紅外接 收裝置。
6、 根據權利要求5所述的跟蹤機，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、并串控制模塊和數據輸出模塊； 多個接收頭，并聯連接到移位寄存器上，用于接收紅外發射裝置發射的 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；數據輸出模塊，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據。
7、 根據權利要求6所述的跟蹤機，其特征在于，所述移位寄存器為并入 串出寄存器。
8、 根據權利要求l所述的跟蹤機，其特征在于，所述發射裝置和接收裝 置均為對應"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，該跟蹤機包括探測裝置和控制裝置；探測裝置由對應設置的發射裝置和接收裝置構成，發射裝置與接收裝置均與控制裝置連接；發射裝置用于發出紅外光，接收裝置用于接收發射裝置發出的紅外光，與發射裝置配合生成所在探測區域內物體的位置數據；控制裝置，與檢測顯示裝置和控制面板連接，其上設有輸出控制信號的攝像機控制串口和錄播機控制串口，用于接收探測裝置傳送的所述位置數據，根據設定的控制、跟蹤策略發出攝像機和錄播機的控制信號。該自動跟蹤機結構簡單，跟蹤效果準確。
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 優先權日2008年10月29日
發明者賈晉生, 韓天舒 申請人:北京中慶現代技術有限公司