多媒体录播系统建设方案教材.docx

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多媒体录播系统建设方案教材

多媒体录播系统建设方案

山东省聊城市科霸电脑有限公司

目录

第一章概述1

1.1项目概述1

1.2用户需求分析1

第二章录播系统方案设计3

2.1设计原则3

2.2执行标准4

2.3录播前端组成5

2.3.1A6系统结构图5

2.3.2系统设备分布图6

2.3.3A6各功能模块8

2.3.4数字音频处理系统14

2.3.5图像跟踪系统18

2.4产品性能及技术参数27

2.4.1高清录播主机A627

2.4.2AVAITS1000图像跟踪系统31

2.4.3高清特写摄像机HD-300S34

2.4.4数字音频处理器IAM-80435

2.4.5专业拾音话筒AT-68038

2.4.6一键式录播控制面板KP-V39

2.4.7开关箱40

第三章管理中心系统设计40

3.1平台概述40

3.2平台特点41

3.3平台功能43

第四章售后服务承诺48

4.1保修和服务承诺48

4.2售后服务响应时间49

4.3设备安装示意图51

第一章概述

1.1项目概述

为解决学校的优质教学资源整合，推进基于课程的互动教学、课程内容建设，通过建设网络教学实时录播系统，完善课程建设过程性评估与教学质量监督管理、精品课程评估，从而减轻教师课程建设强度，加强互动交流，倡导自主学习，培养创新型人才。

随着各个社会机构对工作效率和工作质量要求在不断提高，网路教学实时录播系统已成为现代化教育视频建设的重要组成部分。

学校录播系统建设中充分利用现有资源，建成后不仅具有视频互动的功能，还具有召开大型会议、远程培训、远程视频呈现、远程调度、重要事迹报告等功能。

系统能够实现平滑扩容和升级，将来能够向更高带宽和更高图象质量扩展。

学校录播系统利用计算机技术、网络技术、音视频压缩技术、多媒体技术，遵循TCP/IP标准，构成具有广泛应用、支持网络的广播、直播、存贮、后期编辑等多种功能专业录播系统。

1.2用户需求分析

拟建设一套以×间高清录播课室为基础，通过网络互动形式实现校内教学资源共享，实现教学督导、在线巡考、安防监控、网上教研、网上培训、网上互动课堂教学等各项信息化教育教学业务应用。

通过建设优质课程资源库，整合学科教研资源，建立教学视频互动教学模式，利用教学网络实现师生共享网上优质资源。

通过建设信息化系统加强普及录播教学信息化应用能力培训，开展远程教学培训课程。

把优质教师的授课资源通过录播教学系统与录播视频互动应用系统有机结合起来，以远程教学培训促进教学应用，以教学应用促进学习兴趣，以学习兴趣促进学生素质的全面提高。

制定各学段各学科课堂信息化教学模式与方法指导，组织学校、优质教师利用网络教研平台系统开展网上即时的教研活动，提高教师录播系统信息化教学能力，促进课堂多媒体录播教学的应用，实现每学段学科打造各种不同课型的精品课程的教学视频资源。

加强课题引领，推广教研资源成果，推进日常信息化教学的常态应用。

发挥名师、教研组的专家引领作用，建立每周定期网络教学直播实质课堂机制，利用教学录播系统，进行直播共享。

第二章录播系统方案设计

2.1设计原则

1）标准化、规范性

采用标准网络通信协议，选择符合工业标准的网络设备、通信介质。

工程实施遵照国家相关实施标准进行。

录播输出的音频图像格式符合网络视频标准，录播系统设备操作使用规范；

2）先进性、成熟性和实用性

系统设计既要采用先进技术和系统工程方法，又要注意技术的可行性和实用性,使系统在其整个生命周期内保持一定的先进性。

实用性放在首位，先进性与成熟性并重，并符合未来的发展方向。

项目中所用的设备及软件平台，应该选择与网络技术发展潮流相吻合的、先进的、有技术保证的产品。

3）开放性与标准化原则

应用平台应是一个开放的且符合业界主流技术标准的系统平台，对网络的硬件环境，通信环境，软件环境，操作平台之间的依赖小。

4）可靠性、稳定性和容错性

在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构，技术措施，系统管理等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。

5）可扩展性及易升级性

为适应应用不断拓展的需要，系统软硬件须有良好的平滑可扩充性。

数据交换平台具备与国内、外的相关应用系统或信息平台相互兼容和交流的条件和能力。

6）安全性和保密性

既要充分考虑信息资源的共享，更要注意信息资源的保护和隔离，应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括用户安全性、数据安全性、运行安全性等。

要求对数据库提供灵活的备份和恢复机制，确保系统发生故障时，及时恢复，不会受到影响。

7）可管理性和可维护性

为了便于系统的日常运行维护和管理，要求所选产品具有良好的可管理性和可维护性。

另外可管理性和可维护性还包括对平台的自身。

8）实用性：

一切以用户的应用需求为出发点，科学地、合理地、实事求是地组建一个实用系统。

9）性价比：

在满足系统性能、功能以及考虑到在可预见期间内仍不失其先进性的前提下，尽量使得整个系统所需投资合理。

2.2执行标准

JGJ46－81《工业企业通信设计规范》

GB50198－94《彩色电视图象质量主观评价方法》

GYJ25－86《厅堂扩声系统特性指标》

GB4959－95《厅堂扩声特性测量方法》

GB/T4197－93《声系统设备互连用连接器的应用》

GB/T4197－94《声系统设备互连用联机器的优选配置》

GB/15644－95《视听系统设备互连用连接器的应用》

GB/15859－1995《视听、视频和电视系统中设备互连优选配接值》

GB12060－89《声系统设备一般术语解释和计算方法》

JGJ/T16－92《民用建筑电气设计规范》

GB50222－95《建筑内部装修设计防火规范》

ITU-TH.320基于链路交换网连接

ITU-TH.323基于TCP/IP的分组交换网（以太网、局域网）

ITU-TH.120音频和视频的兼容性

ITU-TG.722、G.711、G.728音频信号传输标准

ITU-TH.263、H.264视频编码推荐的标准

2.3录播前端组成

2.3.1A6系统结构图

在图2.3.1中，A6录播课室安装有A6录播前端系统，系统由录播主机、高清摄像机、课件电脑、指向话筒、控制面板等组成，兼容电子白板、投影机、DVD等多媒体教学设备。

见图2.3.2：

4台高清摄像机连接到高清录播主机，通过中控面板或导播系统控制，实现对高清视频图像进行录制和直播。

教师和学生的语音信号通过领夹话筒和全向拾音话筒采集，直接输入数字音频矩阵，经过处理之后输出到A6录播主机。

2.3.2系统设备分布图

录播教室的设备分布会根据教室的大小及系统配置情况的不同而设计，在普通8×12米教室的模式下设备在教室的分布见图2.3.3：

2.3.3录播教室设备安装分布图

在教室的正立面安装有：

学生特写摄像机1；学生定位摄像机2；扩声音箱3；液晶平板电视4。

教室的后立面有：

教师特写摄像机5和板书拍摄摄像机6。

教室两侧分别是全景摄像机7和板书定位摄像机8。

在教室的中间是教师定位摄像机9。

另外在教室天花上均匀地分布安装有多支学生拾音话筒10。

所有的外部设备通过线缆11连到到讲台12位置，与讲台内的机柜设备相连接。

2.3.3A6各功能模块

A6录播主机采用一体化硬件设计，稳定可靠、操作便捷，硬件结构精简美观，同时集数据采集、视音频编码、支撑软件平台的内嵌（录播系统软件）、数据处理发布、存储、应用管理于一体。

主机系统包含有多个功能模块：

高清图像采集、导播应用、课堂直播、点播应用、系统管理等应用模块。

通过各功能模块的应用，实现智能导播、直播、点播、摄像机控制以及系统综合管理等。

2.3.3.1实时导播

AVA的这套实时导播平台内嵌于智能录播系统中，无需管理者电脑安装任何插件，只需使用IE浏览器登录智能录播系统导播平台，就能够实现实时导播功能。

导播平台将多路视频、VGA信号输入及输出监视画面集中在一个IE浏览器显示。

导播平台集视频监视，视频切换、云台控制，音频调整，直播/录制、暂停等控制、直播监视等功能，在一个IE界面中显示及操作；每一路视频支持8个预置位。

整合了全自动技术的控制，如跟踪、智能切换等等控制功能；启动录制/暂停录制、音频调整功能功能；

整个导播平台管理界面直观、简洁、明了。

如上图所示，上方的图像为最终输出内容；下面是输入的视频及VGA信号。

所有的操作只需通过鼠标即可完成，简单、灵活，无需太多专业技术知识。

直接使用鼠标点击相应的输入视频源窗口就能够把该路视频输出。

输出图像流畅平滑，无抖动、花屏等现象，切换过程无缝，衔接自然，支持画中画特效。

每一路视频都支持实时的云台控制功能，不需要放置在直播端才能控制的弊端。

可以支持切换直播输出前直接控制云台或切换直播输出后使用云台功能。

2.3.3.2实时直播

AVA智能录播系统内置直播功能，通过网络实现网络流媒体直播功能，观看的用户只需通过IE方式登录智能录播系统系统，即可观看到直播节目。

观看直播的用户数量没有限制，适合大量直播的使用环境。

AVA智能录播系统支持单播功能和组播功能：

1）、单播功能，每一个用户直接与智能录播系统连接，网络流媒体数据全部由智能录播系统提供，通用性强，不需要涉及网络的设置或修改，适用于INTERNET环境；见下图：

2）、组播功能，可以把直播发给更多的用户；智能录播系统只提供1路的网络流媒体数据给网络设备，在由网络设备复制网络流媒体数据给其它的连接用户。

组播功能可以大大扩展直播的数量；组播只占用一路带宽，对有大量收看端的场合特别适用。

需要网络设备支持组播代理等功能，不适合在INTERNET等公共网络中使用。

2.3.3.3同步录制

AVA智能录播系统在直播的同事能实现录制功能，直接记录为多媒体文件，并保存在智能录播存储中。

录制的效果与直播效果完全一致。

支持全屏、画中画、拼接、叠加等各种显示画面，并支持特技切换效果。

录制好的多媒体文件支持自动FTP自动上传到服务器上；通过修改智能录播的参数设置后，即可支持上传至指定的FTP服务器，供后期应用。

2.3.3.4在线点播

AVA智能录播系统内置点播功能，后台管理系统中生成点播列表。

经过授权的终端用户通过IE浏览登录到系统平台，便可根据需要调出相应的视频片段。

录制的文件可以适用于第三方的点播系统。

2.3.3.5点击跟踪

智能录播内置鼠标点击跟踪功能，通过鼠标点击视频相应位置，云台以点击的位置为中心，自动移动到此位置上；这种技术简化了控制的难度、减轻了控制的复杂程度。

前后滚动鼠标滚轮也能流畅地操控变焦范围，简单易用的操作使所有的信号切换和图像跟踪等复杂的操作，由一人就可以独立完成。

Ø鼠标点击跟踪：

鼠标点击视频窗口中的目标位置，摄像头自动将点击目标位置置于拍摄画面的正中（如上图示）。

Ø变焦功能：

利用鼠标的滚轮来实现变焦控制。

Ø云台控制：

（上下左右按键）移动平滑稳定、支持移动速度的定义；

Ø预置场景：

快速按键（远景、中景、近景、全景），直接快速到达预置画面拍摄范围；每一路视频都支持8个预置位，预置位的具体位置可自行设置。

Ø速度控制功能：

能够快速与慢速的运动速度设置，实现快速、缓慢的效果，增强视觉效果。

2.3.3.6节目管理

节目管理采取以人为本的思路，设计方式采用了简易的使用规则：

预定义模式和自定义模式。

预定义模式具有高、中、低质量供选择，方便一般教师人员使用；自定义模式具有更细致的技术参数选择，供专业管理员使用。

2.3.3.7目录索引

具有实时文件索引功能，支持PPT的目录自动生成，与视频文件通过录制，回放时能够同步现；点击目录项时自动跳转到指定的视频时间位置点上播放。

2.3.3.8片头片尾

提供了实时添加片头片尾，在录制前加入片头信息，录制完加入片尾信息，最终形成完整的视频文件。

提供多个片头片尾的模版格式并且具有自定义模版格式功能，创建具有个性的片头片尾样式。

2.3.3.9播放软件

录播系统录制采用标准的多媒体文件格式，适合通用的播放器使用；系统也自带了一个免费的AVAPLAYER播放器可供选择，如下图：

注，建议使用自带播放器：

播放器对播放文件的画质做了大量优化工作，对画质方面有很好的还原。

播放器可设置缓冲时间，在局域网内建议在100～200ms，在直播中的延时0.1～0.2秒，比WMP缓冲时间大大缩短。

2.3.4数字音频处理系统

2.3.4.1概述

采用革命性的数字音频处理技术进行音频控制及处理，多功能集成化，计算机调试；内置多路的输入输出矩阵结构及多项的音频处理功能；大大的减少了外围设备，节约资金，调用方便，操作简单。

AVA数字音频处理器可针对不同使用功能的声学特性要求进行场景（如会议模式、文艺演出模式、演唱会模式等）编辑存储，根据现场使用情况选择与之符合的声场程序，保证了兼容性，从而达到良好的听音效果。

提供综合的管理软件，操作人员只需轻轻点击下鼠标，不用再向以往一样，在现场调整复杂的大型调音台来完成功能转换，大大简化了操作难度。

AVA数字音频处理器实现良好的声音拾取与回放：

1）提高清晰度和可懂度，以使讲话的每个词都十分清楚；

2）整个音场均匀分布，对所有座位要有均匀的响度；

3）对要有稳定的系统频率响应和均匀的“音色”；

4）保证声音的真实感，使语言和音乐有舒适空间,得到真实的表现。

2.3.4.2连接图

2.3.4.3系统功能

音乐和语言的清晰度也是衡量音质的重要指标；AVA数字音频处理器设计以确保音质为前提，音质主要取决于失真度和传输频率特性。

失真度是指由输入声信号或输入电讯信号到输出声信号全过程中产生的非线性失真。

传输频率特性视之系统达到最高可用增益时，厅堂内各处稳态声压级平均值像对于扩声系统输入端信号电压的幅频响应，也就是频响。

A、数字音频矩阵

采用全数字音频处理技术，具有多路输入通道和多路的输出通道、支持任意的输入通道组合之后输出到任意的一路或多路输出。

输入源提供三种输入方式：

麦克输入，线路输入和无输入。

输入信号静音、灵敏度、幻象电源：

48VDC、增益宽、麦克输入有幻象电源、自动增益，灵敏度等控制功能。

B、自动增益控制

AGC自动增益控制，自动增益控制提供语音电平调节能力，它把减弱了的和加强了的信号映射到一个用户定义的最理想电平。

AGC具有区分加强了的信号和轻柔信号的能力，避免了固定式的修剪，保持住对话声调的连贯和让话音易于听清楚。

C、自动回声消除

回声是一直存在的，专门的研究机构做过专门的测试，声音的传递小于20毫秒左右的时候，人耳一般听不出来，超过50毫秒，只要有微弱的回声人耳就能听得到。

AVC回音消除的原理就是信号出去，然后从麦克风收到的信号肯定是这些信号各种各样的直接间接的传递，反射回来的信号叠加到一起，我们通过特定的算法，叠加结果计算出来，这样就能得到一个回音信号和麦克风信号，在这样条件下如果计算出来的和麦克风信号一样，就可以把回声部分直接消除掉，留下一个清晰的声音。

D、声反馈啸叫消除

当用话筒扩声时，厅堂内的反射声会重新进入话筒，如果反射声的声级足够大就会产生声反馈啸叫。

AFC首先把模拟信号变成数字信号，然后使用数字采样滤波处理技术；发言人说话的声音，经过麦克风以后照原样送出去，放大后播放出来；然后把从喇叭出来的信号回到麦克风的这一部分滤掉、降低；这样就完全切断了声反馈的产生途径，避免了声反馈的产生。

E、自动噪声消除

噪声有两个来源，一是环境噪声，一是设备噪声。

这种噪声首先取决于设备的品质，另外线路的排布、设备之间的连接方法、屏蔽方法等都有重要影响。

AVA数字音频处理器具有ANC自动噪声抑制功能。

设备采用高端的电子器件和先进的线路布局技术，为设备噪声的降低提供了很好的保障；采用了新型的数学模型算法，扩展噪声门技术，该技术自动抑制了环境噪声，令噪声大幅度的减少。

2.3.5图像跟踪系统

2.3.5.1简介

图像识别跟踪系统能够智能识别活动中的人像，准确捕捉演讲者（教师、学生）的位置变化，智能驱动一体化云台摄像头对演讲者进行跟踪拍摄，通过不同的策略定义，实现多区域、多策略化自动跟踪的技术，根据具体的事件智能分析，并触发拍摄角度最佳的摄像头，对场景、人物完成推拉、特写等拍摄动作，结合具体的拍摄场景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授课、学生发言、教师与学生交互、书写板书等场景。

跟踪技术采用图像识别技术跟踪；教师、学生、板书跟踪共用一台主机。

传统的跟踪技术采用精准定位技术，摄像头对演讲者采用"紧盯"方式：

即使演讲者小幅度的转身、移动，摄像头也随之移动。

过于频繁的移动，使得拍摄画面抖动过于频繁，录制下来的画面呆板、晃眼，完全不能满足高水准的拍摄需求。

AVA图像识别跟踪系统采用图像定位跟踪技术，使用切换跟踪，而非跟拍方式，在采集教师特写、或者学生站定回答问题的时候，能采用特写画面，教师走动或学生活动时能智能切换全景镜头，在采集教师写板书时能够自动将板书特写镜头（使教师的板书清晰）拍摄下来，拍摄快速且合理，画面平稳、不出现推拉摇移的镜头画面，确保构图的美观。

大大提升了拍摄效果的合理性、流畅性、稳定性。

防抖动平滑跟踪场景

该系统以其性能稳定，简单易用的特性广泛应用于精品课程、多媒体教学等的视频录制等场合，非常适用于对教室内教师授课的动态行为进行智能化自动跟踪的场合，跟踪效果可以媲美专业摄像师手工操作摄像的效果。

新异概念——图像识别智能跟踪摄像系统可自动追踪地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪，便于对教师教学活动进行实时转播、录像，彻底改变录像画面不连贯等问题。

图像识别自动跟踪——跟踪范围不仅仅局限于摄像机固有的视野范围内，而是在整个教师活动的范围内，无论教师在活动范围内做任何动作都能自动跟踪，并且始终保持教师在图像中的位置，不会出现半边身的情况。

自动识别多个目标——当系统探测到多个人活动时，跟踪效果不会因为其他活动目标的影响，系统自动会给予一个多人交互的全景画面，使录制下来的视频更加贴切实际的教学过程，重现教学实况。

自动识别多目标全景跟踪

自动完成——跟踪摄像工作可由系统全自动完成，而不需要操作人员的帮助。

由于任何一个操作人员在未知状态下，无法长时间注意画面。

为此，该系统全面解除人工疲劳因素影响，保障系统可靠运行，实现自动跟踪录制。

对于自动录播系统,其最大的特点是录制过程无人值守,因此要求系统能自动拍摄/自动捕捉画面/自动切换图像,所有这些功能均采用一套ITS-1000图像识别智能跟踪系统完成。

智能跟踪系统由多个功能模块组成：

1.图像定位采集模块；2.行为识别模块；3.智能切换应用模块；4.跟踪管理模块。

AVA图像识别跟踪系统能够智能识别活动中的人物，准确捕捉演讲者（教师、学生）的位置变化，通过对人物行为识别分析，智能驱动一体化云台摄像机对演讲者进行跟踪拍摄，通过不同的策略定义，实现多区域、多策略化自动跟踪的技术，根据具体的事件智能分析，触发切换播出拍摄角度最佳的摄像机镜头，对场景、人物完成推拉、特写等拍摄动作，结合具体的拍摄场景能够实现多个活动过程的识别跟踪。

ITS-1000采用一体化硬件设计，纯嵌入式硬件产品，并非采用PC或工作站外加软件及视频采集卡模式的产品，不采用编码盒采集模式；软件系统由厂商出厂时就嵌入主机，不需要在现场安装，具有重启修正功能。

采用图像识别技术跟踪；支持3路摄像的跟踪定位拍摄，分别定位教师区、学生区、板书区；

2.3.5.2、图像识别智能跟踪特点

1）嵌入式管理系统，与跟踪主机紧密结合；基于B/S架构，通过IE等浏览器即可进行管理。

2）采用图像识别技术跟踪，一台主机包含3个独立的跟踪模块，具有自动、准确的定位教师/学生/板书的位置，并支持教师/学生/板书/全景四路摄像机位模式跟踪拍摄；

3）一台主机具有多种跟踪模式：

纯图像识别跟踪和图像红外模式，适用于不同的环境。

4）自动识别距离的远景自动调节摄像变焦功能始终保持教师/学生/板书的特写画面；特写画面的大小可以调节。

5）具有多人员识别与拍摄策略；单人员是特写拍摄、多人员是全景拍摄。

场景采用切换镜头的方式实现跟踪拍摄（包括教师、板书、学生作答特写画面），不出现画面摇动、变焦等不稳定画面。

6）支持区域屏蔽功能，避免这个区域的人员干扰活动，提高系统识别效果。

7）采用连续性识别与定位拍摄技术，实时跟拍每一个位置，保障拍摄的流畅与自然；也特别适合板书中公式等书写过程拍摄；支持移动速度的设置。

8）具有“模糊防抖”功能，避免人员小幅度活动时引起的摄像机画面抖动现象。

9）摄教师/学生/板书不需佩戴任何定位装置、或开关按钮等。

10）抗干扰能力强大：

不受光线、声音、电磁等等外在的环境影响。

11）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。

12）兼容性强，标准化云台接口，支持多种云台设备。

系统是由教师智能跟踪摄像机、学生场景智能跟踪摄像机、板书摄像机以及后台进行图像处理智能跟踪的AVAITS-1000图像智能跟踪设备共同构成该系统；经由AVAITS-1000进行图像识别跟踪处理后智能跟踪摄像机把采集到的场景实况传送给录播系统进行实时采集编码发布等工作。

见下图示：

图像跟踪示意图

该技术具有防干扰性强，无频率干扰的优点，不受其他障碍物和亮光影响。

老师和学生均无需佩戴任何辅助设备（如无线咪和遥控器等），无需持话筒，也无需在座椅安装任何辅助设施（如按键合感应器等），更不需使用有要求的课座椅，实现完全常态化的教学和现有资源的高效利用，并能完美保持课室内部装修的美观。

AVA智能图像识别跟踪系统支持教师与学生活动区域灵活设置，与录播系统完美结合使用，系统根据图像识别处理后将驱动摄像头实现不同场景的跟踪与切换，以确保课堂教学活动的录制和直播。

同时，还能智能识别老师板书并进行特写跟踪拍摄，能清晰拍摄5cmX5cm的字体，字体像素点阵在20X20以上，教室的板书内容及板书的讲解过程均能实现完美的录制和直播。

板书跟踪与教学电脑展示

A、教师、板书跟踪摄像

教师跟踪定位摄像主要采用一体化云台摄像球机、跟踪辅助摄像机、后台的图像跟踪系统AVAITS-1000主机等组件共同完成，其主要工作原理如下图所示：

教师摄像跟踪示意图

AVA创新的图像识别自动跟踪技术，可以搜寻并跟踪移动目标，完全脱离人工操作，跟踪过程不受外界干扰，摄像机云台运动非常平稳，不会出现剧烈地晃动，能够将目标牢牢锁定在图像的中央。

根据实际的情况，授课教师在讲台区域走动是，系统始终以教师为图像的中心位置，进行防抖平滑跟踪，当授课教师背对摄像机书写板书时，图像识别跟踪系统会立即自动地将主输出信号切换至专用的板书摄像机，给出黑板特写位，清楚地将老师的板书拍摄下来，由从而达到高清晰板书录制效果。

为使录像画面内容与现场场景的配合更加出色完美，全景拍摄与导播系统相配合，当老师走到讲台一侧或板书时，导播系统会智能地将画面自动切换到教室全景或者黑板特写，不会出现整堂课只拍摄教师、学生特写画面。

从而使录像结果更加附合国家精品课建设标准要求。

教师板书跟踪

B、学生场景定位摄像

学生摄像与教师摄像采用的设备相同，它部署位置则安装在黑板上方，通过学生辅助摄像机对学生的活动进行图像识别跟踪，在图像识别