[发明专利]一种基于3D虚拟合成技术的微课录制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D虚拟合成技术，尤其是应用在教学的基于3D虚拟合成技术的微课录制系统及方法。

背景技术

“微课”全称“微型视频课程”，它是以教学视频为主要呈现方式，围绕学科知识点、例题习题、疑难问题、实验操作等进行的教学过程及相关资源之有机结合体。

“微课”作品特点：

1.“微课”核心资源是“微视频”（教学视频片段），同时可包含与该教学视频内容相关的“微教案”（教学设计）、“微课件”（教学课件）、“微习题”（练习测试题）、“微反思”（教学反思）等辅助性教与学内容。”时长一般为5分钟左右，建议不超过10分钟。

2.微课件的设计要求短小精悍，围绕重点的教学课件，并且有良好的压缩方式，最好是流媒体格式，便于网络传输达到共享的效果。

3.目前学校中实现课件录制的方式主要通过人工录制和课件录播系统，这两种录制方式的特点是多机位的视频展现，和现场实况录制，录制的内容经过后期编辑和制作后作为教学资源来使用。但是如果面对微课件的制作这两种方式就不适合了，如果只为了几分钟的微课件制作，动用如此多的人力物力在目前的学校环境下可能有些勉为其难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D虚拟合成技术的微课录制系统及方法，微课录制方法更简单，制作时间更短，制作成本更低，而且展现的内容更丰富。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于3D虚拟合成技术的微课录制系统，包括：

用于对人物进行拍摄取像的视频摄像设备；

用于对人物进行收音的音频录入设备；

用于对视频摄像设备拍摄的视频进行人物抠像的人物采集处理模块；

用于生成虚拟场景文件的场景处理模块；

用于将抠像前景与虚拟场景文件虚拟合成，实现视频摄像设备拍摄的人物在虚拟场景内的活动和变化的图像合成模块；

用于将人物在虚拟场景内的活动和变化进行视频录制的视频录制控制模块。

作为改进，系统还包括在虚拟背景中插入图片或视频的文件处理模块。

作为改进，系统还包括对软件的显示输出信号进行获取，视频信号对应输入到虚拟场景的显示框中与背景进行合成显示的系统界面捕抓模块。

为解决上述技术问题，本发明另一技术方案是：一种基于3D虚拟合成技术的微课录制方法，包括以下步骤：

（1）利用人物采集处理模块对视频摄像设备拍摄的视频的人物进行抠像；

（2）利用场景处理模块生成虚拟场景文件；

（3）利用图像合成模块将抠像前景与虚拟场景文件虚拟合成，实现视频摄像设备拍摄的人物在虚拟场景内的活动和变化；

（4）利用视频录制控制模块将人物在虚拟场景内的活动和变化进行视频录制。

作为改进，步骤（1）中，人物抠象基于颜色采样与平滑优化的方式实现，抠像方程式为：C=aF+(1-a)B，基于RGB三色的抠像方程为：Cr,g,b=aFr,g,b+(1-a)Br,g,b；其中r,g,b三色的色值，采用系统实时采集的背景色的某一个像素点的色值，背景颜色采用与R(255，0，0)、G（0，255，0）、B（0，0，255）相近色值的颜色；在这个范围之外的像素作为前景，相应的Alpha通道值设为1，在这个范围之内的像素作为背景，相应的Alpha通道值设为0；平滑优化采用目标像素点的色值附近一定范围内的加权平均值，做为边缘优化的参照值。

作为改进，步骤（2）中，将3DMAX中设计的场景建模文件重新编译为以.ASE或.XND为后缀的场景执行文件。

作为改进，利用文件处理模块在虚拟背景中插入图片或视频，包括：

1）PPT加载方式为：利用系统的文档转换程序，将PPT文档格式转换成PNG、JPG、BMP的图片格式，在虚拟场景中显示和控制；

2）视频加载方式为：利用系统的内建播放器对视频进行解码播放，支持视频格式包括avi、wmv、mp4，播放器控制功能包括播放、暂停、循环播放和快进。

作为改进，利用系统界面捕抓模块对软件的显示输出信号进行获取，视频信号对应输入到虚拟场景的显示框中，与背景进行合成显示。

作为改进，步骤（4）中，虚拟背景下的3D立体视频生成方法：在视频合成后，复制生成另外一个图像，形成左右叠加视频输出，通过偏光式3D电视机进行播放，观看者通过佩戴偏光眼镜进行观看。

作为改进，步骤（4）中，利用视频录制控制模块生产压缩视频和流媒体视频。