自動跟蹤遠程教學系統

1. 需求概述：

    為滿足常態化疫情防控期間的教育教學工作，妥善處理突發事件與常規教育教學之間的關系，保障因故未返校學生能夠同步學習，各地教育主管機構提出了開展線上線下混合式教學工作的要求。

   為滿足混合式教學的需要，各校教學班級需要配備滿足要求的硬件環境，返校師生在本班教室正常開展教學活動。利用教室內的一體機、視頻采集攝像頭、拾音麥克風等設備，采集教學過程的音視頻及教學信息，通過網絡互動客戶端，實現與未返校學生的同步教學。

   教室應配置擴聲、拾音設備，確保聲音清晰，保障線上學生端能夠同步聽課。教室應配置視頻設備，教室前后應至少各有一個攝像頭，可視角度能覆蓋教師授課所在區域，清晰度能保障學生可看清教師板書內容。

2. 自動跟蹤遠程教學系統方案拓撲

   根據前述需求，本著確保效果、快速部署、便捷應用的原則，設計教室內音視頻產品方案，如下圖所示：

3. 自動跟蹤遠程教學系統方案說明

   3.1視頻采集與處理

• 教師跟蹤攝像機安裝在教室后方，采集老師跟蹤特寫畫面和老師全景畫面，并可根據教室的板書書寫動作，完成板書特寫畫面的采集；

• 學生跟蹤攝像機安裝在教室前方，采集學生起立特寫畫面和學生全景畫面，1人以上學生起立，可以實現合理變倍的框選畫面；

• 兩臺攝像機通過網線實現內部通訊。依據教學場景下的策略規則，完成兩臺攝像機間的全景、特寫4個畫面的導切。其中任意一臺攝像機的USB接口，可輸出導切后的視頻流，可直接被各類互動教學軟件，如騰訊會議、釘釘會議、Classin等使用。

3.2音頻采集與處理

• 教室頂部可部署2個球型全向麥克風，一只部署于靠近講臺的的位置，拾取老師及前排學生的聲音；一只部署于教室中后部，拾取中后排學生的聲音；

• 全向麥克風拾取的聲音輸入音頻處理器，經混響、降噪、增益、回聲抑制等算法處理后，輸出給互動教學電腦；

• 輸入互動教學電腦的音頻，通過各類互動教學軟件，與視頻同步，傳輸給未返校學生；

• 未返校學生回答問題時的聲音，經互動教學電腦，傳輸給音頻處理器后，通過音箱進行播放。

1. 技術特色

   4.1高清視頻采集

1. 采用8百萬像素，1/2.8英寸4K CMOS高清傳感器；

2. 單臺攝像機同時實現全景和跟蹤特寫兩個景別拍攝，即用2臺攝像機完成4機位的景別拍攝；

3. 單臺攝像機支持4碼流，即特寫雙碼流和全景雙碼流，且支持特寫和全景同時RTMP推流；

4. 最高支持4K分辨率30幀的USB或網絡H265/H264/MJPG視頻輸出；

5. 攝像機內置導播切換功能，兩臺攝像機通過網絡內部關聯后，無需導播主機即可完成網絡和USB接口輸出導切后的畫面；

4.2智能跟蹤定位

• 教師是否戴口罩對跟蹤無影響

• 教師在講臺上面對和背對攝像機時跟蹤無影響；

• 教室前排學生站立和揮手對教師跟蹤無影響；

• 后上講臺的人對教師跟蹤無影響；

• 燈光變化、窗簾開閉、投影大屏內容對教師跟蹤無影響；

• 具備教師身高自適應功能；

• 教師走到學生前排后能持續跟蹤；

• 學生相對攝像機以各種角度(面向、背向、朝左、朝右)站立均能檢測；

• 學生低頭站立、左右移一步離開座位站立、推后椅子慢慢站立等均能被檢測；

• 伸懶腰、舉手、揮手、打鬧、趴下抬頭等不會誤檢；

• 能準確檢測多人站立；

• 燈光變化、窗簾關閉等不會造成誤檢和漏檢；

4.3清晰拾音

• 單只全向麥含3顆指向性拾音咪頭，組成分布式陣列，360度全向拾音，

• 單只全向麥拾音半徑達六米，2只即可完成整個教室內的聲音拾取；

• 高精度音頻采樣，可調節EQ和混響抑制算法，多維度提供清晰音質；

• 支持互動對講模式，確保師生交流；

• 內置先進的AEC（自動回聲消除）,AGC（自動增益控制）,ANC（自動噪聲印制）,AFC（自動聲反饋控制）等算法；

• 支持RJ45網絡音頻輸出和調試，以及RS485接口實現外部控制

高清4K跟蹤攝像機

1.采用8百萬像素，1/2.8英寸4K CMOS高清傳感器；

2.單臺攝像機同時實現全景和跟蹤特寫兩個景別拍攝，即用2臺攝像機完成4機位的景別拍攝；

3.單臺攝像機支持4碼流，即特寫雙碼流和全景雙碼流，且支持特寫和全景同時RTMP推流；

4.最高支持4K分辨率30幀的USB或網絡H265/H264/MJPG視頻輸出；

5.攝像機內置導播切換功能，兩臺攝像機通過網絡視頻處理器內部關聯后，無需導播主機即可完成網絡和USB接口輸出導切后的畫面；

 智能跟蹤定位

1.教師是否戴口罩對跟蹤無影響

2.教師在講臺上面對和背對攝像機時跟蹤無影響；

3.教室前排學生站立和揮手對教師跟蹤無影響；

4.后上講臺的人對教師跟蹤無影響；

5.燈光變化、窗簾開閉、投影大屏內容對教師跟蹤無影響；

6.具備教師身高自適應功能；

7.教師走到學生前排后能持續跟蹤；

8.學生相對攝像機以各種角度(面向、背向、朝左、朝右)站立均能檢測；

9.學生低頭站立、左右移一步離開座位站立、推后椅子慢慢站立等均能被檢測；

10.伸懶腰、舉手、揮手、打鬧、趴下抬頭等不會誤檢；

11.能準確檢測多人站立；

12.燈光變化、窗簾關閉等不會造成誤檢和漏檢；

音頻采集系統

1.單只全向麥含3顆指向性拾音咪頭，組成分布式陣列，360度全向拾音，

2.單只全向麥拾音半徑達六米，2只即可完成整個教室內的聲音拾取；

3.高精度音頻采樣，可調節EQ和混響抑制算法，多維度提供清晰音質；

4.支持互動對講模式，確保師生交流；

5.內置先進的AEC（自動回聲消除）,AGC（自動增益控制）,ANC（自動噪聲印制）,AFC（自動聲反饋控制）等算法；

6.支持RJ45網絡音頻輸出和調試，以及RS485接口實現外部控制

技術規格表

教師攝像機 型號：NS-L2；學生攝像機 型號：NS-X2

音頻五件套 型號：NS-YP630套裝