[发明专利]面向远程教育的板书动态图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向远程教育的板书动态图像压缩方法，尤其涉及一种将板书动态图像与静态图像分开进行处理，从而有效压缩远程教育活动中视频数据传输量的方法，属于数字图像压缩技术领域。 

背景技术

随着信息技术的不断发展，人们将计算机技术引入视频采集、制作领域，传统的视频图像处理领域正面临着模拟向数字化的变革。数字化视频的过程，通常被叫做数字化视频采集。数字化视频采集需要大量的磁盘空间，例如一幅640×480中分辨率的彩色图像(24b/pixel)，其数据量约为0.92MB/帧，如果存放在650MB的光盘中，在不考虑音频信号的情况下，每张光盘也只能播放24秒。使用如此巨大的磁盘空间存储数字视频文件，是大多数计算机用户所无法接受的。鉴于此种情况，人们往往采用数据压缩技术，通过对图像的帧尺寸、色彩深度和图像精度进行折衷以实现对视频数据的压缩。 

目前，远程教育正在蓬勃发展之中，它是解决教育资源、教育机会不均衡等问题的重要手段。在教学活动中，板书是老师引导学生逐步掌握知识点的基本手段。教师通过书写黑板板书，可以引导学生循序渐进地掌握知识。但是在远程教育活动中，学生与教师往往处在相距遥远的位置。教师板书的过程与内容，需要拍摄成数字视频数据，通过网络远程传输到接收终端上，学生在终端上收看。通常，黑板面积比较大，教师在黑板上书写的内容也比较多，要保证学生在终端屏幕上看清板书的内容，需要保证较高的拍摄精度，若采用传统的拍摄方式，会形成海量视频数据，这对硬件设备和网络传输条件要求较高，不利于远程教育的推广使用。也有人尝试采用Flash等技术模拟板书演示。但是，制作Flash文件本身需要较多的人力物力投入，加之它也很难完全拟合教师的书写效果，因此推广的空间不大。 

在现有技术中，流媒体数据通过网络进行传输通常采用两种方式。一种是在播放前，把流媒体事先下载到本地后再进行播放。这种方式对 网络带宽要求低，但播放前需要等待，并且下载的流媒体数据也需要消耗一定的磁盘资源。另外一种是一边下载一边播放，这种方式可以实现随时下载随时播放，不需要占用太大的硬盘资源，但因为受到网络带宽等因素的影响，很容易出现时断时续的现象，影响播放的效果。无论是采用哪种方式，要想获得清晰流畅的视频播放效果，都需要对远程教育活动中产生的流媒体数据进行有效压缩。但是，现有技术尚没有提供有针对性的视频压缩解决方案。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向远程教育的板书动态图像压缩方法。该方法可以有效弥补现有远程教育系统的不足，使远程教育技术贴合教育的现实需求，有效改善远程教育的实施效果。 

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案： 

一种面向远程教育的板书动态图像压缩方法，基于板书输入设备和计算机实现，其特征在于： 

教师通过所述板书输入设备书写板书，将板书的动作轨迹信息和相应的板书背景信息予以分离； 

对于所述板书背景信息，仅保存板书停止时发生变化的静态图像；对于板书的所述动作轨迹信息，仅保存每一笔划的起始时间、终止时间、使用笔的类型和笔画点的轨迹坐标信息； 

将所述动作轨迹信息和所述板书背景信息在服务器中整合为完整的视频格式文件，传送到客户端进行播放。 

其中，所述板书输入设备为电子白板、手写板、触摸屏中的任意一种。 

当板书动作开始时，所述计算机通过所述板书输入设备采集板书的动作轨迹信息； 

当板书动作停止时，所述计算机直接采集板书停止时的当前静态图像。 

所述视频格式文件分为静态图像数据部分和动态图像数据部分，其中所述静态图像数据部分包括静态图像参数和静态图像数据，所述动态图像数据部分包括笔划参数和笔划所对应的坐标点信息。 

所述静态图像参数为静态图像放映的开始时间和结束时间。 

所述笔划参数包括笔划书写的开始时间、结束时间和笔划颜色信息。 

所述视频格式文件中包含一个统一的时间轴，所有的开始时间和结束时间都相对于此时间轴进行同步。 

在客户端进行播放时，所述静态图像按所述静态图像参数指定的时间进行播放，所述动作轨迹信息按所述笔划参数中每一笔划的起始时间、终止时间和位置坐标参数均匀回放。 

在实现使用板擦擦除以前书写板书的视频过程时，首先记录板擦的运动轨迹，在回放过程中根据板擦运行的轨迹及板擦宽度信息，计算出哪些板书应该被擦去以及被擦去的时间，然后按时间参数将要清除的板书逐点恢复到初始的背景信息。