[发明专利]一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及教学课程录制技术领域，特别涉及一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法及其装置。

背景技术

随着教育信息化的快速发展，传统人工录播教学课程因为专业人员投入多、操作工作量大，无法满足大量视频教学课件的录制需要，自动录播系统的应用成为教学课程录制的一大趋势。

为了能够录制生动的课件，必须将老师和学生的教学互动过程捕捉下来，特别是当学生起立发言时，需要一种自动检测学生站立或坐下的装置，能够实时准确地侦测并控制摄像机对准学生。例如，当老师点名学生站立回答问题时，需要检测站立学生，测算其空间位置并控制云台摄像机进行特写拍摄；当学生回答完问题坐下后，需要对全体学生进行全景拍摄。

现有的自动检测学生起立的图像装置主要有三种：

第一，在教室前面两侧各装一个摄像机，摄像机安装高度比人坐立时头部高度略高，在摄像机的图像中，设置一条水平触发线。当人站立时，人体高度超过水平触发线，因此检测到人体站立动作。如申请号为201410610741.1的中国发明专利公开了一种基于主从摄像机的学生跟踪定位方法，即采用了上述类似方法。这一方式中，摄像机安装位置通常在教室前面两侧，此位置很多场合都是玻璃窗，难以安装；摄像机安装位置较低，学生容易对其进行随意调整或者破坏，造成检测不准或无法检测。

第二，将两个定位摄像机分别平行安装在检测区域两侧，拍摄范围均可覆盖整个区域。将区域进行网格划分，并使用时间差分方法识别移动目标，然后利用小孔成像原理和三角定理计算目标的空间位置。如申请号为201210405917.0的中国发明专利公开了一种基于图像定位的摄像机自动跟踪系统及跟踪方法，即采用了上述类似方法。这一方式中时间差分法检测移动目标容易受光线和复杂背景等因素干扰，误检率高；两个摄像头分开安装，未进行标定，检测精度较低；需要配合跟踪机进行图像处理，整套系统的安装调试复杂、成本较高。

第三，在学生座位上黏贴图形标签物，当发言者坐下时标签物被遮挡住，而站立时，标签物则显露出来。摄像机根据是否拍摄到标签物，自动判断是否有站立目标。如申请号为201510453651.0的中国发明专利公开了一种基于图像的人体站立行为自动检测方法和装置，即描述了这种方法。这一方式需要在每个座位上贴上醒目的标签物，安装麻烦且容易磨损；为了避免遮挡，对于常规教室(长10米宽8米)需要在天花板上部署3～4个摄像机，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法及其装置，能够可靠检测学生站立和坐下的动作，避免任何身体左右晃动、上下弯腰的影响。

为了解决上述技术问题，具体地，本发明的技术方案如下：

一种用于自动侦测学生起立发言动作的检测方法，包括以下步骤：

S1、利用设置在教室内的双目摄像头实时采集视频数据，经一FPGA逻辑模块处理后获得目标场景的三维空间信息，即每个像素点相对于所述双目摄像头的x，y，z空间坐标；

S2、根据预设的高度检测平面，将场景中高于检测平面的目标全部检测出来并得到目标的空间信息；

S3、将高于检测平面的目标的空间信息发送给控制主机，所述控制主机驱动云台摄像机对目标进行特写。

进一步的，所述FPGA逻辑模块处理过程如下：

S11、利用所述FPGA逻辑模块的ISP图像采集处理单元实时采集所述双目摄像头的视频数据，进行自动白平衡、自动曝光处理后输出两路灰度图像；

S12、所述FPGA逻辑模块的双目校正单元根据离线标定获得的校正系数对双目摄像头的灰度图像进行畸变校正；

S13、校正后的灰度图像由所述FPGA逻辑模块的立体匹配单元计算获得视差图；

S14、所述FPGA逻辑模块的视差优化单元对所述视差图进行视差优化；

S15、所述视差图配合预先设定的双目摄像头的位置参数实时计出目标场景的三维空间信息。

进一步的，所述步骤S2中利用检测平面进行目标定位，具体包括以下步骤：

S21、将视差值d转换为以左摄像机坐标系下的距离值(X,Y,Z)，转换公式如下：

X＝(x-cx)×Tx/d；

Y＝(y-cy)×Tx/d；

Z＝Fx×Tx/d；

其中，x,y为像素点坐标，cx,cy为摄像机光学中心点坐标，Tx为基线距离。

S22、将坐标系绕y轴旋转a角度，转换公式如下：

Xt＝X；

Yt＝Ho-Ycosa-Z sina；