随着互联网同步课堂在线教学的快速发展,现有的需要人工拍摄教学视频进行录制的这种方式已经无法满足大量教学视频的录制需求,我们希望能够有一种全自动的视频拍摄系统协助同步课堂的运行。在此背景下本文提出了以下研究目标:以TLD (Tracking Learning Detection)视频目标追踪算法为基础,实现一套同步课堂视频追踪系统,可以实时地全自动地完成跟踪教师目标,并移动摄像头始终拍摄教师录制视频。为达成这一目标,本文主要进行了三部分工作。第一部分是TLD视频跟踪算法原理的研究。这部分研究学习了TLD视频追踪算法和用到的关键技术,着重研究了 TLD中检测器,跟踪器,学习模块等主要模块的基本原理,为同步课堂教师视频追踪系统的优化与实现提供了理论基础。第二部分是 TLD 的 CUDA(Compute Unified Device Architecture)并行运算优化。在前一部分理论研究的基础上,本文对TLD算法在该系统的实现进行了 CUDA并行运算优化。这一优化工作的完成,大幅度提高了 TLD是算法中检测模块的时间性能,实现了在windows平台下,该算法的实时运算,可以做到25帧/秒的运算速度。第三部分是整体视频追踪系统的具体实现。在CUDA并行运算优化后的TLD视频追踪算法的基础上,设计了一种基于TLD的同步课堂教师视频追踪系统的解决方案:采用双摄像头配合的方案来达到好的追踪效果,采用高斯混合模型以及Haar分类器来完成全景摄像头画面内的教师目标定位,采用人脸检测以及TLD来完成特写摄像头画面内的目标初始化与追踪。本文阐述了该系统原理及实现过程,然后通过C++语言和CUDA优化在Windows平台上实现了完整的系统,满足实时性,达到了预期效果。这一目标的实现是极具意义的,一方面为TLD的实时运算以及实际应用提供了可能,这将在视频追踪领域带来广阔的应用前景;另外一方面,本文提出的同步课堂教师视频追踪系统的设计与实现也为其他场景下的目标追踪系统的实现带来了极大的参考价值和研究意义。