CN105007396A - 一种用于课堂教学的定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于课堂教学的定位方法，该方法包括：采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；根据人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；根据人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。同时，本发明实施例还公开了一种用于课堂教学的定位装置。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体电教化技术领域，尤其涉及一种用于课堂教学的定位方法及装置。
背景技术
目前，全自动录播系统在课堂教学中应用的越来越广泛。全自动录播系统能够不需要人工干预，在录制全过程中自动对老师和学生的运动状态进行检测、定位、跟踪和导播。全自动录播系统一般采用在教室学生区域前部两侧安装两路摄像机的设计，应用双目视觉图像分析算法自动识别学生站起并定位学生位置，从而引导录播摄像机捕捉清晰完整的学生站起回答问题的影像。但是，很多教学录制现场布局为一面开窗，安装两路学生检测摄像机的设计很难实现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于课堂教学的定位方法及装置，仅使用安装在教室中学生区域前侧的一个摄像机，简化了操作。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于课堂教学的定位方法，包括：采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；根据所述人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
在上述实施例中，所述采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，具体包括：根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
在上述实施例中，所述特征检测方法包括：帧差法或者光流法。
在上述实施例中，在所述采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，还包括：检测人体的起立动作。
在上述实施例中，所述根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置，具体包括：根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于课堂教学的定位装置，包括：采集装置、获得装置和计算装置，其中：所述采集装置，用于采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；所述获得装置，用于根据所述人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；所述计算装置，用于根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
在上述实施例中，所述采集装置，具体用于：根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
在上述实施例中，所述采集装置，具体用于：根据帧差法或者光流法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
在上述实施例中，所述用于课堂教学的定位装置还包括检测装置，所述检测装置用于，在所述采集装置采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，检测人体的起立动作。
在上述实施例中，所述计算装置，具体用于：根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
本发明实施例提供了一种用于课堂教学的定位方法及装置，通过采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；根据所述人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。这样一来，仅使用安装在教室中学生区域前侧的一个摄像机，便可以得到学生起立的具体空间位置，解决了很多教学课堂由于一面开窗而不便安装两路摄像机的问题，降低了成本，提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于课堂教学的定位方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的摄像装置与人体头部的位置关系示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于课堂教学的定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明实施例提供的一种用于课堂教学的定位方法的流程示意图，该方法包括：
S101：采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；
需要说明的是，摄像装置包括安装在教室中学生区域前侧的一个摄像机，当然，摄像装置还可以包括其他可以进行摄像的移动终端，本发明实施例对此不做具体限制。
需要说明的是，图2为本发明实施例提供的摄像装置与人体头部的位置关系示意图，参考图2所示，B为人体头部的位置，C为摄像装置的位置，摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角为∠A。
示例性地，采集摄像装置获取的画面中人体头部的宽度信息，具体包括：根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算人体头部区域的包络线；根据人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
优选地，特征检测方法包括：帧差法或者光流法。
需要说明的是，特征检测方法用于从背景图像中提取目标信息，包括很多算法，本发明实施例对特征检测方法的选择不做具体限制。
示例性地，在采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，还包括：检测人体的起立动作。
S102：根据人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；
需要补充的是，摄像装置获取图像中的人体头部宽度，与摄像装置距离人体头部的距离成反比，即摄像装置获取图像中的人体头部宽度越大，摄像装置距离人体头部的距离越小。
S103：根据人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
示例性地，根据人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置，具体包括：根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
需要补充的是，根据人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，获得人体距离摄像装置的距离及人体的高度，进而获得人体的空间位置。
综上所述，本发明实施例提供了一种用于课堂教学的定位方法，通过采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；根据人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；根据人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。这样一来，仅使用安装在教室中学生区域前侧的一个摄像机，便可以得到学生起立的具体空间位置，解决了很多教学课堂由于一面开窗而不便安装两路摄像机的问题，降低了成本，提高了用户体验。
图3为本发明实施例提供的一种用于课堂教学的定位装置的结构示意图，该用于课堂教学的定位装置30包括：采集装置301、获得装置302和计算装置303，其中：
采集装置301，用于采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；
获得装置302，用于根据采集装置301采集的人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；
计算装置303，用于根据获得装置302获得的人体头部距离摄像装置的距离信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
示例性地，采集装置301，具体用于：根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算人体头部区域的包络线；根据人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
示例性地，采集装置301，具体用于：根据帧差法或者光流法，获得人体头部区域；计算人体头部区域的包络线；根据人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
示例性地，用于课堂教学的定位装置还包括检测装置，检测装置用于，在采集装置301采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，检测人体的起立动作。
示例性地，计算装置303，具体用于：根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于课堂教学的定位方法，其特征在于，包括：
采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；
根据所述人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；
根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，具体包括：
根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述特征检测方法包括：
帧差法或者光流法。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，还包括：
检测人体的起立动作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置，具体包括：
根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
6.一种用于课堂教学的定位装置，其特征在于，包括：采集装置、获得装置和计算装置，其中：
所述采集装置，用于采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息；
所述获得装置，用于根据所述采集装置采集的所述人体头部宽度信息，由预先设定的摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息与摄像装置距离人体头部的距离信息的对应关系获得人体头部距离摄像装置的距离信息；
所述计算装置，用于根据所述获得装置获得的所述人体头部距离摄像装置的距离信息，以及所述摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角，计算人体的空间位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集装置，具体用于：
根据特征检测方法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采集装置，具体用于：
根据帧差法或者光流法，获得人体头部区域；计算所述人体头部区域的包络线；根据所述人体头部区域的包络线，计算人体头部的宽度信息。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述用于课堂教学的定位装置还包括检测装置，所述检测装置用于，在所述采集装置采集摄像装置获取图像中的人体头部宽度信息，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角信息之前，检测人体的起立动作。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算装置，具体用于：
根据人体头部距离摄像装置的距离信息D，以及摄像装置与人体头部的连线和水平面的夹角∠A，利用公式L＝D*cos∠A，及H＝D*sin∠A，分别计算得到人体距离摄像装置的距离L及人体的高度H。
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