嵌入式智能录播系统方案说明书

中教新纪嵌入式录播系统方案

嵌入式智能录播系统

方案说明书

中教新纪嵌入式录播系统方案

一、方案介

绍 ............................................................. 4 1、1 需求背景 . (4)

1、2 需求概述 ..........................................................

5 1、3 方案目

标 .......................................................... 5 1、4 建设原则 . (6)

二、系统组

成 (8)

1、视频采集部分 ........................................................

8 2、多媒体信号采集部

分 .................................................. 8 3、声音采集部

分 ........................................................ 8 4、无人值守录制功能 .................................................... 8 5、主控部分 (8)

6、集中式的管理方式 ....................................................

9 7、图像识别智能跟踪系统 ...............................................

三、方案详细说

明 ............................................................ 11 3、1

系统概述 (11)

3.2 录播室布线示意图 ..................................................

13 3.3 设备连接示意

图 .................................................... 14 3.3.2 教室效

果图 ...................................................... 15 3.4多媒

体控制系统 ..................................................... 16 3、5 图像识别跟踪系统 . (17)

3、5、1 简介 .....................................................

3、5、2特点 (18)

3、5、3结构图 (19)

3、5、4教师识别跟踪 ..............................................

3、5、5学生识别跟踪 ..............................................

3、5、6 平面图 ...................................................

22 3.6方案功

能 (22)

3.6.1同步录制 (22)

3.6.2实时直播与点播 ..............................................

3.6.3课件点评 (26)

3.6.4用户及权限管理 ..............................................

3.6.5课件管理 (27)

3.7方案总结 ...........................................................

28 4、平台特

色 ........................................................... 29 5、嵌

入式与工控机技术优势比对表 (36)

中教新纪嵌入式录播系统方案

四、核心产品介

绍 (37)

4、1 高清录播主

机 (37)

4、2录播管理软

件 (39)

4、3高清宽动态摄像

机 (43)

4、4 图像跟踪主

机 (44)

4.5单/双高清编码器(可选) ............................................

45 五、部分案例赏

晰 (48)

中教新纪嵌入式录播系统方案

一、方案介绍

1、1 需求背景

随着计算机多媒体技术、网络技术、信息高速公路等为代表的新技术的不断更新，推动了教学手段现代化进程。学校基于网络的音视频录制点播成为学校多媒体教学应用的一项重要需求，虽然很多与教学相关的资源都是传统的录像带和VCD，

但在网络已经普及到每个班级的情况下，如何将传统的录像带等模拟节目资源通过转换非常方便地成为网络上可供点播的资源，成为学校网络普及之后一项新的需求。同时，随着多媒体课件在教学过程中应用的日益广泛，以及传统的教学评估、示范课录制、教学观摩、远程教学和学生自主学习等，都想采取一定形式把课堂教学过程或者讲义图像录制下来，作为学校的一种资源。随着国家“精品课程”建设项目开展，应用先进的信息化手段，将教室实况、教师课件，按照授课进度录成精品课程，供广大师生、教研员课后点播观摩评价，建立共享资源库，完成知识传承或进行校际课程交流。在更大范围内提高高校的教学和人才培养质量。而在现代教学过程中，多媒体形式的引入使得课堂实录除了需要录制教学过程中教员的影像和声音以外，还需要同步录制多媒体课件的内容，并且可以快捷方便的生成课件。如何既能在减少学科老师操作流程的情况下，又能得到高清晰度的视频文件，成了一种新的需求。

新一代的录播系统能够将授课电脑VGA信号、老师授课和师生互动场景以及课

堂板书等进行多种模式的整合录制，生成多媒体教学课件。同时，系统实现基于网

络环境的多画面直播，保证高清晰的课堂画面和音、视频精确同步的实况效果。系统生成的高质量视频素材文件又可以通过非线编平台进行后期编辑，提高精品课程资源使用的灵活性。

中教新纪嵌入式录播系统方案

产品的四大基本功能

录:将上课过程自动录制到服务器上

播:学生可以在网上听直播课

点:学生可以在网上点播录制下来的课件

动:学生在互动教室不仅可以听课，还可以与教师实时互动音视频交流 1、2 需求概述

系统主要完成教师、学生的视频自动跟踪采集，音视频智能采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生视频/计算机画面的自动和手动导播并进行课件录制，同时将信号源自动传送至课件实时录制系统生成单流单画面、多流多画面等模式的课件，还可通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播，为远端用户提供在线实时学习的平台，后期把课件上传至非线性编辑系统实现对精品课程的建设。 1、3 方案目标

1、建立学校优秀/骨干教师课程库，完成学校优质课程资源的录制，以及

国家级精品课程和省级精品课程录制;

2、教务处进行教学评估、教学评比，通过网络管理监控更方便、准确、客

观;

3、搭建相互观摩、借鉴的网络平台，达到教学资源共享平衡;

4、利用教学知识库快速组合生成新课，解放教师，促进创新提高;

5、增加学校网络信息平台可用资源的数量;

6、建立电子阅览室，实现学生自主学习、充分享受名师资源的最佳的主动

中教新纪嵌入式录播系统方案

学习环境;

7、优秀教师的重要课程实况录像，以利于其他教师观摩、学习，外聘特级

教师的示范课;

1、4 建设原则

所有课例视频采用预先录制和制作，经审核后再由指定的人员根据不同的分类上传至系统后台发布出来。为了避免非法视频及控制课例视频的质量，系统可以暂不提供其它一般人员上传视频的功能。

鉴于教学观摩系统及教研交互系统的发展趋势，对系统设备的选型应遵循以下原则:先进性、实用性、集成性、可扩展性、灵活性、安全性、可靠性和经济性。

先进性

, 系统设计达到国际一流水平，且切实可行并容易实现;

, 符合计算机、网络视频传输技术、网络通讯技术和视频交互技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统;

, 多人同时点播轻松自如，在普通10M网络带宽上可实现100用户同时点播;在带宽100M环境下，也可实现500人同时点播;

, 采用视频流技术，使用户边下载边播放，从根本上消除文件传输“瓶颈”;

, 不受时间限制，系统24小时运行，即点即看;

, 文字交流不限用户端，只要加入的教师都可以对视频进行互动交流;

实用性

, 支持目前流行的流媒体格式文件，播放器统一(只要一个播放器)。真正实现Web环境下的全屏点播;

, 系统设计应符合工程的实际需要;

, 系统配置即强调先进性也要注重实用性，应注意系统配置的经济效益，

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达到综合平衡;

, 管理智能化、录播图像高清化、数据网络化、使用自动化，集中控制，方便操作，减少运营成本;

可扩展性

, 系统设计要考虑今后网络及视频的发展，系统应具有较强的扩展性;

, 系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，并能顺利地过渡到下一代技术。

灵活性

, 支持跨网段;

, 系统支持不同网络;

, 系统参数配置少，调整少，自动化程度高，使用方便，操作简单;

安全性

, 具备多级密码保护;

, 可支持加密算法;

可靠性

, 具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作，满足7×24小时工作要求;

, 系统断电或网络传输中断，恢复正常时，系统恢复迅速;

, 系统故障率低，维护维修方便;

中教新纪嵌入式录播系统方案

二、系统组成

学校建立X间全自动高清录播系统，并且根据学校教学使用实际情况出发，具体功能需求如下

1、视频采集部分

在教室中部署三台(其中一台用作全景摄像)高清摄像机，分别负责对教师中景、远景的跟踪拍摄;学生全景、学生特写镜头的拍摄和教室全景的拍摄。 2、多媒体信号采集部分

在教室的前端配备展示台、电子白板和教师计算机，教师在上课的时候将电脑桌面或者展示台内容可以投放到电子白板上，画面以VGA信号同步发送给录播服务器接收。

3、声音采集部分

学生的声音采用拾音器来采集，教师可以采用无线麦克风方式采集，采集的声音信号经智能混音器把音频信号输送给录播服务器。

4、无人值守录制功能

"一键式"自动录制:轻按录制按钮，启动录制功能;授课完毕再轻按停止按钮，录制即完成。此外，面板上还具有直播、跟踪开启等功能按钮。设备简单易用，适用于无管理人员操作时由教师自行录制课件。

5、主控部分

1) 导播机提供导播操作界面，可以实现手动导播和自动导播; 2) 录制服务器根据设定的录制模板，对于多路信号实现双屏、三分屏等模式的

中教新纪嵌入式录播系统方案

课件实时录制。

课件录制结束后，可自动向点播平台或流媒体服务器上传3) 自动上传与发布: 文件，并可自动发布，观看者登入网站即可点播观看

4) 易用性:系统应支持上课教师独立开启或关闭录播系统，应可实现无人值守录制，上课教师通过放置于讲桌上的录播控制面板远程开始录制和结束录制或暂停录制，当暂停录制后，再开启录制时不另生成文件。

中自动5) 系统支持PPT的自动索引功能:本系统可以在教师讲解PPT的过程当生成以PPT标题为内容的索引，在点播的过程中可以点击索引名称可以自动跳转到相应的章节，可以方便快捷的选择需要观看的章节。

6、集中式的管理方式

6、1管理员、教师、学生在PC上能通过WEB(IE)浏览器进行多种形式的点

播，收看端无须安装特殊软件，可通过IE内嵌播放器或用系统自带的通用播放器播放，收看者可自主缩放、切换画面，快进、快退课件。

6、2课程权限管理

管理员可给不同的用户设置不同的用户名、口令以及权限，包括登录权限、接收直播权限、点播权限及观看评语信息等权限。

6、3课程分类、检索

系统可对录制下来的课程资源按照院、系、学科、课程等进行分类，方便后期点播调用。同时，用户可根据讲课教师姓名、课程名称、章节索引名称等内容对资源进行关键字检索，能通过关键字直接查找并播放相关章节的课程。 6、4支持点评功能，同时支持点评索引

当观看者在观看过程中发现问题，需要点评时，可以按“点评”键，然后输入点评内容，系统将记录点评内容及所对应的时间点，其他观看者点击索引，直接观看点评内容及对应的视频。

中教新纪嵌入式录播系统方案

用户可对录制好的课程进行后期点播观看，也可下载到本地观看，下载后的电影模式文件可用通用播放器播放。

7、图像识别智能跟踪系统

图像识别跟踪系统是新一代图像识别跟踪系统，系统稳定，可靠。能够应用不同的环境与场合，结合具体的场合能够实现多个活动过程的识别跟踪，这些活动过程可以是教师演讲、学生发言、教师课件等内容。根据现场的使用环境，图像识别跟踪系统能够覆盖到整个使用环境，并且能够识别跟踪活动过程的重点。

中教新纪嵌入式录播系统方案

三、方案详细说明

3、1系统概述

针对上述需求，经公司相关人员反复讨论，结合我公司产品特点与多种运用场合的实施案例，推荐使用高清智能录播服务器作为录播教室的核心设备。

中教新纪全自动课程录播系统为嵌入式纯硬件设计，采用数字化的方式把教师、学生、PPT图像信号的输入、采集、编码及组合录制。教学活动的完整细则进行实时直播和录制，可扩展导播、跟踪等模块。在教学过程中，自动跟踪主机根据获取的各种探测信号灵活准确的调度现场的摄像机、调音台等采集设备，保证拍摄主体，自动调节景别景深，实现课堂无干扰、无意识控制、无人值守的全自动录播。录播一体机录制的同时可支持网络直播，其他教室、校区的学生可通过网络收看课程直播

拓扑结构

中教新纪嵌入式录播系统方案

各个教室内的所有设备置于多媒体讲桌或机柜内，通过交换机连接网络，所有教室的视频通过网络传送到服务器，供内网和观摩室的用户访问。

观摩室可以通过电脑将各个教室摄像机信号、录播信号、设备状态分别显示，进行远程监控管理;可以结合教学观摩需求，集中在观摩室内进行教学评估。

软件架构

录播教室放置多支高清、标清摄像机，配置相对应的录播主机编码多路视频及VGA，在主机内完成存储。导播智能生成单画面电影视频。跟踪采用图像识别方式，定位老师及学生。配合多种不同的音频采集策略，完成清晰的现场拾音。

中教新纪嵌入式录播系统方案

3.2 录播室布线示意图

中教新纪嵌入式录播系统方案3.3 设备连接示意图

中教新纪嵌入式录播系统方案3.3.2 教室效果图

中教新纪嵌入式录播系统方案

3.4多媒体控制系统

由于录播教室中设备较多，需要用到多种遥控器进行切换，为了录播教室所有设备的操作便利，避免授课老师频繁操作遥控器控制多媒体设备，将精力用在教学中，需要有教学中控进行统一管理。

平台中控从第一代的单片机方式也向嵌入式逐步发展并日趋成熟。由于学校的应用环境复杂，对设备的稳定性要求相当高，因此推荐使用内嵌ARM9高速

CPU ,LINUX操作系统内核的中控，轻松实现对录播教室的设备管理。网络中控

功能描述:

采用高档模具制作，铝合金外框，亚克力外壳打造，精准工艺，独特的个性，骄傲的品质。7英寸的真彩色TFTLCD显示屏，触摸屏解析度800×480像素;随机提供的中/英文界面编辑软件，支持3D/2D按键、视频、图形、图片、动画等界面元件，用户可通过编辑软件对触摸屏操作界面进行人性化的设计;采用USB2.0接口进行用户程序的上载接口，速度比普通的串口高出数倍。产品具有高透明度，高强度，高透光率等特点。

产品参数:

中教新纪嵌入式录播系统方案

1、处理器:32位Intel ARM 处理器，运行速度230MHz

2、储存器:256MB Flash/256MB RAM

3、显示:类型 TFT彩色触摸屏

尺寸 7英寸KENTEC高亮度TFT LCD

触屏范围对角7英寸，12位AD转换模块，定位误差?0.5MM

宽屏 16:9

亮度 360cd每平方米

对比度 250:1

显示颜色 380K

可视对角水平正负60度，垂直正负35度

4、接口:NET

5、触摸板:类型四线电阻式

准确度 2Pixel

最少寿命 10，000，000次

6、电源:内置电池 7.5V/4600mAH锂电池

外接电源 9V/2A

最大功率 4.6W

标准使用时间 9小时

待机时间大于30天

7、通讯:有线，RS232 RS485

8、软件:SMART Liunx嵌入式操作系统

3、5 图像识别跟踪系统

3、5、1 简介

图像识别是人工智能的一个重要研究领域。我公司采用纯嵌入式跟踪主机，并且推出了基于图像识别的跟踪系统。

图像识别系统经常采用的重要方法之一是利用图像匹配模型进行目标的定位、跟踪、识别。图像匹配模型的实现过程是把不同视频源或同一视频源在不同时间、不同成像条件下，对同一事物获取的两幅图像在空问上配准，或根据

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已知模式在另一幅图像中寻找相应的模式。

图像匹配中应用最广泛的是模板匹配法，基本思想是:两幅图像之问的匹配可以归结为二者某一特征值的相关性度量。我公司图像识别跟踪就是基于模版匹配法研制出的新一代图像识别跟踪系统。

图像识别跟踪系统对于每一个监视视频源，都有特定的图像识别程序进行特定识别，标记出相关信息。所有图像识别程序给出的相关信息经过控制程序综合分析后，得到实际控制、调度的要求，直接控制对应的云台移动。

图像识别跟踪系统监视范围内活动过程中某一时刻发生的事件，综合利用各类信息，结合分析历史事件序列，可以准确的获知现场的情况，实施跟踪拍摄，捕捉现场重点活动细节。

图像识别跟踪系统是新一代图像识别跟踪系统，能够应用不同的环境与场合，结合具体的场合能够实现多个活动过程的识别跟踪，这些活动过程可以是教师演讲、学生发言、板书内容。根据现场的使用环境，图像识别跟踪系统能够覆盖到整个使用环境，并且能够识别跟踪活动过程的重点。

图像识别跟踪系统能够自动、准确的定位教师/学生的位置，并能实时的跟踪拍摄教师/学生，保持教师/学生特写画面或图像取景的预置范围内;清晰跟踪拍摄书写板书内容及板书的讲解过程。

图像识别跟踪系统通过监视摄像机及跟踪摄像机完成自动跟踪/拍摄功能。监视摄像机是图像识别专用;跟踪摄像机拍摄现场活动，由跟踪系统控制云台的移动自动跟踪。

3、5、2特点

图像跟踪系统采用图像识别方式跟踪目标，比其他的跟踪方式拥有更好的抗干扰性、使用的方便性和跟踪区域设置的灵活性;

对比其他的跟踪方式表现出抗干扰性强不受任何方式影响:

如超声波、微波会受到类似的频率波的影响，或者其他障碍物的影响，一般跟踪距离都受到影响;如红外跟踪方式会受到光线的影响，在日光或是其他的光源下不能够实现跟踪。

对比其他的跟踪方式表现出使用的方便性，使用者不需要佩戴任何的设备:如红外定位跟踪需要佩戴一个红外型号的发射装置并且在一定距离之内才

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能实现跟踪，而发射装置使用又会受到一些限制(电源的供电时间长短、使用环境的距离的影响)。

对比其他的跟踪方式表现出跟踪区域的灵活性，能实现大范围，长距离的现场环境跟踪:

如红外跟踪距离后有一定的限制，一般的距离在5,8M之内，通过加强之后也只能到达15M之内，对于加强后的发射器对供电提出了更高的要求，使用时间也会缩短。

1、智能图像识别，教师不需佩戴任何定位装置。

2、抗干扰能力强大:不受光线、声音、电磁等等外在的环境影响。

3、设计合理，实现全自动的跟踪功能，连接结构简单，安装实施方便。

4、自动识别教师位置、实时控制摄像头精确定位，并且能够特写模式拍摄。

5、兼容性强，标准化云台接口，支持多种云台设备。

3、5、3结构图

中教新纪嵌入式录播系统方案

3、5、4教师识别跟踪

教师自动跟踪使用图像识别自动跟踪方式，它可以自动识别教师位置，并实时自动控制摄像头跟踪拍摄，确保教师任意走动的情况下，自动跟踪系统仍能准确、实时地跟拍教师，并能根据教师与摄像机距离的远近控制摄像机的变焦，使教师画面大小始终保持在预先设置的范围值内。

教师跟踪示意图:如下图所示

中教新纪嵌入式录播系统方案

教师识别跟踪的范围设置为黑板/白板和前排学生之间的活动空间，在这个活动空间中，系统会自动的跟踪教师的活动过程。如果教师走出这一个区域走到学生中间，录播系统会自动的切换学生的全景画面;如果教师走到黑板/白板书写或是讲解板书内容时，录播系统会自动的切换板书画面。

3、5、5学生识别跟踪