录课直播方法及系统
技术领域
本发明涉及互联网和图像处理技术领域，具体涉及一种录课直播方法及系统。
背景技术
随着互联网的发展，网络课堂作为一种新兴的教学形式，应用越来越广泛。2020年，全国各地学校因新型冠状病毒疫情推迟开学，网络课堂的再一次成为研究热点。随着“互联网+教育”的发展，各类优课、微课、MOOC、精品课、网络课程、培训教学的课程制作需求量增加，但符合要求的教学资源不足，且耗费教学者和制作者大量精力，难以实现标准化、精品化、个性化定制的统一。
现有的在线教学包括预先录制好的录播教学视频和在线直播教学，不管是录课视频或是直播视频，对视频的质量要求都很高。网络课堂发展至今，录课视频、直播视频发展出如下几种形式：
1、教学者站在幕布前，通过电脑操控投影内容，借助激光笔之类标记讲解内容，摄像机对投影图像、教学者进行摄像。这是最传统的模式，这种方式录制视频，教学者需要经常操作电脑，且拍摄的投影内容清晰度低。
2、交互式投影系统，例如CN102063618A。教学者站在幕布前，利用手势互动操作投影内容，摄像机对投影图像、教学者进行摄像。采用这种方式，教学者不需要再经常性的低头操作电脑，减少了一个操作对象，便利了教学者。但这种模式仍然属于传统录制形式，拍摄的投影内容受光线影响，导致触控不够准确，并且无法在绿幕上实现触控；此外，视频中投影图像清晰度低。
现有技术中已有利用红外激光笔形成标注内容，来实现与投影视频的互动，但红外激光笔标注也仅是实现在教学内容上增加标注互动，并不能使教学者脱离对计算机的操作。如果要让教学者能直接对投影内容进行操作，就可以解决这一问题，但对于绿幕抠像视频，操作投影内容意味着绿幕投影画面可被操作，同时拍摄的视频还要实时抠除绿幕，这形成了一道技术门槛，目前尚无有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种可通过触控操作投影内容，同时基于绿幕抠像合成高清教学视频的录课直播系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种录课直播系统，包括：
雾化绿膜；所述雾化绿膜为呈绿色半透明状态的PDLC液晶膜；
投影装置，将教学内容投影至雾化绿膜；
触控装置，所述触控装置为红外触控装置，其形成的红外探测网覆盖所述雾化绿膜；触控装置将红外探测网采集的触控信号发送至数据处理装置；
摄像装置，拍摄范围包括雾化绿膜及讲课人，拍摄的视频发送至数据处理装置；
数据处理装置，将拍摄的视频实时提取前景，即人像，并与所述教学内容、触控信号合成为录课直播视频。
本发明的雾化绿膜为“绿色半透明”状态的PDLC液晶膜，PDLC液晶膜通电透明，断电呈乳白色的不透明状态。当切断电源时，调光膜内的液晶分子呈不规则的散布状态，使液晶分子颗粒和聚合物产生的反射光散射，使其呈现不透明的状态。当通电时，这些液晶分子颗粒会呈有序排列，使得平等光透明而呈现透明状态。
进一步的，所述雾化绿膜RGB通道数值满足：G-R>20，G-B>20，且RGB各通道数值均＜160。在这一范围下，可满足所述的“绿色半透明”状态。更优选的是G-R>30，G-B>30，且RGB各通道数值均＜130。
进一步的，所述雾化绿膜G通道数值为90~130。饱和的灯光条件下G通道数值90~130时抠像效果更好，更优的是100~110。
进一步的，所述数据处理装置为计算机，所述摄像装置为计算机自带摄像头。
进一步的，还包括Kinect体感摄影机，所述Kinect体感摄影机捕捉教学者的手势动作，基于自定义的手势命令操作投影内容。
进一步的，所述触控装置为若干红外发射元件、接收元件组成的红外发射管和红外接收管，将其分别组装在雾化绿膜四周形成边框。
进一步的，所述摄像装置的拍摄范围内仅为雾化绿膜及讲课人，排除其他背景干扰。
本发明的第三目的在于提供一种录课直播方法，包括：
将教学内容投影至雾化绿膜，所述雾化绿膜为呈绿色半透明状态的PDLC液晶膜；
教学者触控雾化绿膜，触控装置采集触控信号；
摄像机拍摄视频，拍摄范围包括雾化绿膜及教学者；
将摄像机拍摄的视频提取前景，即人像；
将提取的人像与所述教学内容、触控信号合成为录课直播视频。
进一步的，还包括，应用Kinect体感摄影机捕获教学者手势动作，通过自定义的手势命令进行投影内容操作。
本发明的方法及系统具有如下效果：
（1）雾化绿膜可在透明和半透明状态间切换，雾化前呈透明状态，不影响美观，雾化后可用于抠像视频制作，且雾化后的绿膜呈绿色半透明状态，可展示投影机背投影像。
（2）雾化绿膜的硬度、透光性使其能够利用任何硬质环境，如墙面，透明玻璃等。
（3）触控要求硬质的绿幕，透光性和成像性的结合点非常重要。本发明利用雾化绿膜，即绿色半透明状态下的PDLC液晶膜作为绿幕背景应用至绿幕抠像合成视频中，背景易于抠除，且可结合红外触控和Kinect体感摄影机实现触控投影屏幕和手势互动，实现视频的高质量实时抠像与合成。配合饱和的灯光条件，使用免费开源的OBS软件即可轻松做到绿幕实时抠像合成及各大直播平台的推流直播。教学者可选择合适的环境进行录课及直播，释放双手，所见即所得，从演课回归讲课，简易独立地创作精品化课程。
附图说明
图1是本发明实施例1系统结构示意图。
图2是本发明实施例2系统结构示意图。
图3是本发明实施例3系统演示状态示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种可触控投影内容的录课直播系统。所述系统包括雾化绿膜、投影装置、触控装置、摄像装置、数据处理装置。
触控装置包括若干红外线发射与接收元件，其形成的红外探测网覆盖所述雾化绿膜。本实施例中触控装置为红外发射元件、接收元件组成的发射管和接收管，将其分别组装在雾化绿膜四周形成边框，使红外探测网覆盖雾化绿膜。触控装置将红外探测网采集的触控信号发送至数据处理装置。
本实施例的数据处理装置为计算机，如图1所示，计算机自带的摄像头作为摄像装置。将计算机连接投影装置，向雾化绿膜投影教学内容，教学者站在雾化绿膜前触控屏幕，计算机摄像头拍摄教学者及雾化绿膜，计算机的数据处理模块，即OBS软件对视频进行实时抠像，提取带透明通道的人像视频，与教学内容、触控信号、人像视频进行合成，获得录课或直播视频。
本实施例的系统配置简单，硬件仅包括一块1.0m×1.0m的雾化绿膜、一台自带摄像头的计算机（笔记本电脑）、一台投影仪、4根触控条（红外发射元件组成的发射管2条和红外接收元件组成的接收管2条）。绿膜可卷起触控条方便携带，在录课场所内进行简单悬挂和张贴，可以实现移动教学直播。
本实施例中雾化绿膜的RGB通道数值为R0，G106，B0，在饱和灯光条件下进行录课/直播，教学人员能够通过触控雾化绿膜进行翻页操作，使用OBS软件对视频进行实时抠像，扣除效率高，且前景（人像）边缘清晰，可实现高质量的视频实时推送。
计算机在使用时，可以连接多台显示器实现多屏显示，多台显示器可以各司其职，也可共同显示同一界面，本系统中投影触控的界面的信号则来源于同一计算机。其他显示器界面则可用来进行实时抠像合成和直播监控。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，摄像装置为独立的摄像机，系统结构如图2所示。摄像机可以是高清及4K摄像机，在计算机上选装SDI和HDMI视频采集卡，可应对兼容市面上所有高清及4K摄像机。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，还包括Kinect体感摄影机，系统结构如图3所示。Kinect体感摄影机可以实现即时动态捕捉，通过Kinect体感摄影机捕获教学者手势命令，并预先基于编程语言开发自定义手势命令，可以实现利用手势命令操控投影屏幕。采用Kinect体感结合自定义的手势命令，可以实现利用手势命令操控投影屏幕。Kinect forWindows SDK可以利用C++、C#或VisualBasic等语言开发手势命令，如：放大、缩小、翻页、返回、选择等电脑使用常见命令。
实施例4
本实施例提供一种可触控投影内容的录课直播方法，包括：
将教学内容投影至雾化绿膜，所述雾化绿膜为PDLC液晶膜在绿色单通道下形成的绿幕；
教学者触控雾化绿膜，触控装置采集触控信号；
摄像机拍摄视频，拍摄范围包括雾化绿膜及教学者；
将摄像机拍摄的视频提取前景，即人像；
将提取的人像与所述教学内容、触控信号合成为录课直播视频。
实施例5
本实施例和实施例4的不同之处在于，应用Kinect体感摄影机捕获教学者手势动作，通过自定义的手势命令进行投影内容操作。
