CN111915956B - 一种基于5g的虚拟现实汽车驾驶教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，与现有技术的汽车驾驶教学系统相比较，本发明的汽车驾驶教学系统包括在模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块，所述汽车驾驶教学系统还包括对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路视频的模拟视频制作模块，监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块，根据所述监测模块所监测的信号进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块。本发明的汽车驾驶教学系统仿真度高，能不受环境限制对练习者进行高效的汽车驾驶教学。

Description

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统

技术领域

本申请涉及汽车模拟教学技术领域，特别涉及一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统。

背景技术

常规汽车驾驶教学的方式是在由驾校教练手把手一对一的方式来教会学员开车。但是这种教学模式会随环境影响，下雨天和气温高时都会给教练的教学带来难度，同时教学马路也会被教学路上的交通情况影响，同时随着人力成本逐渐上升，这种现实教学方式成本高昂且教学效果受环境影响。考试路段聚集练车而打扰到附近居住居民的生活出行，因此虚拟系统汽车教学受到关注度越来越高。但是现有技术的汽车虚拟教学，而且随着经济发展，社会上学开车的需求正在井喷式增长，驾校这种传统教学模式远远跟不上学员的增长速度。

如现有相关汽车驾驶教学技术和虚拟现实技术的的专利公开号CN108010402B、KR101496788B1、KR102106752B1和US10715851B1现有虚拟现实技术公开了一种本发明公开了一种基于虚拟现实的看车和试驾模拟系统及方法，包括在同一参考坐标系下基于采集终端模块采集人体骨骼信息以及获取汽车的控制信号以及场景信号以及人体位姿信号，并基于这些信号建立相应的驾驶视觉场景模型以及驾驶舱座椅模型，并将实时的这些信号输入模型生成相应的视觉场景效果以及触觉效果以及座椅变动效果。

为了解决本领域普遍存在现有技术的虚拟现实教学装置存在图画接收显示缓慢卡顿和显示画面不清晰，教学环境环境不真实导致教学效果不如意和教学装置与汽车实际操作存在区别等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前现有技术的模拟汽车教学和现实汽车教学所存在的不足，提出了一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

可选的，一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块。

可选的，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面。

可选的，所述汽车驾驶教学系统还包括根据所述监测模块的所监测的所述练习者的相应操作情况进而为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置、基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光开启键的操作进而开启所述模拟车厢外前端模拟灯具的灯光模块和根据对模拟车厢内喇叭键的操作及与所述显示模块的场景画面相配合的相关声音的声响系统。

可选的，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块。

本发明所取得的有益效果是：

1.本发明的虚拟现实汽车驾驶教学系统仿真度高，虚拟教学效率高。

2.本发明的虚拟现实汽车驾驶教学系统不受环境影响。

3.本发明的虚拟现实汽车驾驶教学系统不受虚拟现实眼罩而影响操作。

4.本发明的虚拟现实汽车驾驶教学系统实用性高，有效解决现实汽车驾驶教学所存在的多种场地、环境和学习效率等等问题。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统的模块示意图。

图2为本发明的仪表盘示意图模拟车厢结构内部的结构示意图。

图3为本发明的仪表盘的结构示意图。

图4为本发明的模拟车厢的结构示意图。

图5为本发明的视频制作模块的流程示意图。

图6为本发明的基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统的实验示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

本实施例构造了一种对现实考试路段进行图片信息采集经过分析处理后储存于云服务器内的大数据模块的模拟视频制作模块；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统还包括根据所述监测模块的所监测的所述练习者的相应操作情况进而为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置、基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光开启键的操作进而开启所述模拟车厢外前端模拟灯具的灯光模块和根据对模拟车厢内喇叭键的操作及与所述显示模块的场景画面相配合的相关声音的声响系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统包括接收为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置，基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光键操作进而开启所述模拟车厢外前端汽车模拟灯具的开启，和根据所述对所述喇叭键及与所述显示模块的场景画面相配合的的相关声音的声光系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

通过全景摄像装置拍摄考试路段的道路图象为本发明初始的视频信息，由于视频是由多个静态图象构成的，所以在本发明从所述视频信息中获取以单幅图象为基础的信息处理方法，对于所述道路图象进行连续处理即可得到模拟过程中显示的道路图象，所述摄像装置可被配置为使用结构光技术，其中摄像装置利用预定光对环境中的物体进行照射，并且监测从物体的预定光的反射，基于预定光的反射，摄像装置可被配置为监测到物体上的点的距离，所述预定光可包括红外光或其它波长的光，所述摄像装置还包括修改其位置和/或朝向的制动器；

对所述道路图象的处理中，首先根据预置色度抠像算法，提取苏松户考试道路的全景的待处理道路图象，并且通常在拍摄道路图象过程中，能够选择单一的背景，根据特有的背景色值，通过色值数据算法计算出场景中包含的特有色值并过滤掉，从而将道路图片中的道路情况凸显出来；

所述视频编辑制作模块包括通过全景摄像装置获取待处理道路图象的拍摄单元，根据预置色度抠像算法提取待处理道路图象的提取单元，计算不同摄像视角对所述考试道路的拍摄的视角偏差进而叠加道路图象和添加环境目标对象的场景进而生成虚拟现实图象的生成单元，用于根据预先设置的空间追踪算法叠加连续拍摄的所述道路图象进而形成模拟视频的合成单元，将处理完的道路图象画面传输至所述云服务器的大数据模块的输送单元，所述环境目标对象为在虚拟练习过程中，视频播放里添加的其余汽车交通和行人的情况；

其中所述提取单元的工作步骤包括，首先获取待处理道路图象的背景色值，然后通过色值数据算法计算所述道路处理图象的背景色值，并且通过预先设置的色度对所述道路处理图象进行抠像处理，其次滤除待处理道路图象的场景色值，最后将无场景色值的待处理道路图象确定为道路图象；

所述生成单元的工作步骤包括，首先获取所述虚拟现实图象的摄像头覆盖角的现实场景角度，然后将待处理道路图象的摄像头覆盖角调整为现实场景角度，并且按照所述现实场景角度，根据所述预置空间追踪算法，叠加所述待处理道路图象和所述环境目标对象的图象，生成所述虚拟现实图象，最后输出并显示所述虚拟现实图象；

所述合成单元的工作步骤包括，首先获取所述道路图象的内容场景的特征点，然后查找所述特征点对应的所述道路图象内空间坐标，并且将连续拍摄的道路图片选取混合空间坐标对应的特征点，其次根据视角偏差调整混合空间坐标对应特征点的像素值进而生成混合道路图象空间坐标对应的混合特征点，最后根据混合空间坐标和混合特征点生成混合道路场景进而获得模拟视频；

本发明的虚拟视频制作模块利用图象单一背景色值抠像算法、显示考试路段的全景拍摄技术和虚拟目标对象与现实画面合成技术，将一个基于考试道路的现实环境生成的汽车模拟训练的播放视频，与现有技术相比，本发明能够经过大数据计算后快速直接的呈现所述考试道路的立体画面进而达成现实训练的效果。

实施例二：

本实施例构造了可以根据显示考试路段进行虚拟现实的模拟训练的高教学效率和真实度的；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统还包括根据所述监测模块的所监测的所述练习者的相应操作情况进而为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置、基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光开启键的操作进而开启所述模拟车厢外前端模拟灯具的灯光模块和根据对模拟车厢内喇叭键的操作及与所述显示模块的场景画面相配合的相关声音的声响系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统包括接收为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置，基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光键操作进而开启所述模拟车厢外前端汽车模拟灯具的开启，和根据所述对所述喇叭键及与所述显示模块的场景画面相配合的的相关声音的声光系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

通过全景摄像装置拍摄考试路段的道路图象为本发明初始的视频信息，由于视频是由多个静态图象构成的，所以在本发明从所述视频信息中获取以单幅图象为基础的信息处理方法，对于所述道路图象进行连续处理即可得到模拟过程中显示的道路图象，所述摄像装置可被配置为使用结构光技术，其中摄像装置利用预定光对环境中的物体进行照射，并且监测从物体的预定光的反射，基于预定光的反射，摄像装置可被配置为监测到物体上的点的距离，所述预定光可包括红外光或其它波长的光，所述摄像装置还包括修改其位置和/或朝向的制动器；

对所述道路图象的处理中，首先根据预置色度抠像算法，提取苏松户考试道路的全景的待处理道路图象，并且通常在拍摄道路图象过程中，能够选择单一的背景，根据特有的背景色值，通过色值数据算法计算出场景中包含的特有色值并过滤掉，从而将道路图片中的道路情况凸显出来；

所述视频编辑制作模块包括通过全景摄像装置获取待处理道路图象的拍摄单元，根据预置色度抠像算法提取待处理道路图象的提取单元，计算不同摄像视角对所述考试道路的拍摄的视角偏差进而叠加道路图象和添加环境目标对象的场景进而生成虚拟现实图象的生成单元，用于根据预先设置的空间追踪算法叠加连续拍摄的所述道路图象进而形成模拟视频的合成单元，将处理完的道路图象画面传输至所述云服务器的大数据模块的输送单元，所述环境目标对象为在虚拟练习过程中，视频播放里添加的其余汽车交通和行人的情况；

其中所述提取单元的工作步骤包括，首先获取待处理道路图象的背景色值，然后通过色值数据算法计算所述道路处理图象的背景色值，并且通过预先设置的色度对所述道路处理图象进行抠像处理，其次滤除待处理道路图象的场景色值，最后将无场景色值的待处理道路图象确定为道路图象；

所述生成单元的工作步骤包括，首先获取所述虚拟现实图象的摄像头覆盖角的现实场景角度，然后将待处理道路图象的摄像头覆盖角调整为现实场景角度，并且按照所述现实场景角度，根据所述预置空间追踪算法，叠加所述待处理道路图象和所述环境目标对象的图象，生成所述虚拟现实图象，最后输出并显示所述虚拟现实图象；

所述合成单元的工作步骤包括，首先获取所述道路图象的内容场景的特征点，然后查找所述特征点对应的所述道路图象内空间坐标，并且将连续拍摄的道路图片选取混合空间坐标对应的特征点，其次根据视角偏差调整混合空间坐标对应特征点的像素值进而生成混合道路图象空间坐标对应的混合特征点，最后根据混合空间坐标和混合特征点生成混合道路场景进而获得模拟视频；

本发明的虚拟视频制作模块利用图象单一背景色值抠像算法、显示考试路段的全景拍摄技术和虚拟目标对象与现实画面合成技术，将一个基于考试道路的现实环境生成的汽车模拟训练的播放视频，与现有技术相比，本发明能够经过大数据计算后快速直接的呈现所述考试道路的立体画面进而达成现实训练的效果；

所述汽车驾驶教学系统包括与考试汽车按照相同比例制作的驾驶员位置的驾驶舱，其中所述操作模块包括与考试汽车相通位置模拟安装的离合器、安全带装置、挡位杆、油门、驻车制动装置、行车制动装置、方向盘、灯光开启键、喇叭键、和点火开关，其中所述操作模块、声响模块、仪表盘、显示模块、所述监测模快和所述云服务器分别与控制装置连接；

所述监测模块包括监测所述练习者对所述离合器、所述安全带装置、所述挡位杆、所述油门、所述驻车制动装置、所述行车制动装置、所述方向盘、所述灯光开启键、所述喇叭键、和所述点火开关的操作情况，所述监测模块通过分别安装在所述离合器、所述安全带装置、所述挡位杆、所述油门、所述驻车制动装置、所述行车制动装置、所述方向盘、所述灯光开启键、所述喇叭键、和所述点火开关的传感器进而实现监测所述练习者对所述油门、行车制动装置和离合的踩压情况和踩压力度、监测所述方向盘转动方向、监测所述驻车制动装置状态、监测所述汽车发动开关操作情况、监测所述挡位杆所在挡位和对所述操作模块内其他操作的实时监测，所述监测模块将所监测的信息实时通过信号交流模块发送至所述云服务器，所述信号交流模块基于5G网络而进行所述监测模块与所述云服务器之间的信号传输；

当所述模拟车厢内的练习者在模拟汽车发动和/或者在模拟驾驶过程中发生道路场景碰撞时所述监测模块监测相关信号并生成相应指令发送至所述控制装置，所述控制装置控制所述震动装置产生所述指令对应的震动强度，进而提高所述模拟练习中的真实感；

所述灯光模块包括由与考试车辆相对应的灯光开启键控制的示宽灯、近光灯、远光灯、转向灯和前方雾灯，所述灯光开启键与所述控制装置连接，当学员开启相应的灯光时，所述控制装置控制所述仪表盘上亮起显示相应的灯光图标，所述安全带提醒装置与所述控制装置连接，当所述学员未系安全带时，所述仪表盘上显示未系安全带的图标，进而增加模拟练习的真实度；

所述显示模块包括模拟所述考试车辆挡风玻璃的曲面显示屏幕和模拟考试车辆的后视镜的框式显示屏，所述曲面显示屏幕在模拟连续过程中显示所述考试道路画面的汽车行驶图片，所述后视镜对应显示所述曲面显示模块目前所显示的基于所述模拟车车行驶在所述考试道路后视镜所形成的图片，练习者根据所述显示模块的画面显示进而模拟真实汽车在真实路段的行驶情况，所述显示模块根据所述练习者的练习操作进而改变所述显示画面的对应考试道路的区域；

所述云服务器根据接收到所述监测模快的相应的监测信息进行分析处理后生成相应指令再基于所述信号交流模块发送至所述控制装置，所述控制装置控制所述车厢内仪表盘中的时速表、发动机转速表、所述驻车制动的状态的显示、所述震动装置的操作和所述显示模块的显示相应考试道路的画面；

当驾驶者按下模拟汽车点火开关准备发动模拟汽车时，所述汽车在模拟操作中发生碰撞时和所述汽车死火时，所述监测模快就会产生并发送所述震动信号至所述控制装置，所述控制装置控制所述震动装置相应频率和时间的震动，练习者体会到真实汽车点火启动瞬间、发生碰撞和死火时的震动感受，在学员进行模拟练习时，根据所述显示模块的显示画面进行模拟形式操作，所述监测模块是实时将所监测的信号发送至所述云服务器，所述云服务器发送相应指令至所述控制装置进行相应道路画面的显示和所述模拟车厢内相应用电装置的控制；

在汽车模拟练习过程中，所述云服务器实时接收处理所接收信号并产生相应指令发送至所述控制装置进而使所述控制装置控制所述显示模块和声音装置和其他模拟车厢内用电装置，即会发出真实汽车刹车时的视觉效果和声觉效果，当显示模块中道路驶入不同路段时，驾驶者需要踩离合器换档位，踩下离合器时，同时所述监测模块、所述云服务器和所述控制装置之间相互信号交流和信号控制。

实施例三：

本实施例构造了根据监测模块实时的监测信息的传输进而生成相应指令，使控制装置将考试道路相关位置区域及视角的画面信号投放至显示模块的云服务器；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统还包括根据所述监测模块的所监测的所述练习者的相应操作情况进而为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置、基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光开启键的操作进而开启所述模拟车厢外前端模拟灯具的灯光模块和根据对模拟车厢内喇叭键的操作及与所述显示模块的场景画面相配合的相关声音的声响系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱且各操作设备相同安装位置的模拟车厢，所述汽车驾驶教学系统还包括在所述模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块，所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面，所述汽车驾驶教学系统包括接收为所述模拟车厢提供震动感的所述震动装置，基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光键操作进而开启所述模拟车厢外前端汽车模拟灯具的开启，和根据所述对所述喇叭键及与所述显示模块的场景画面相配合的的相关声音的声光系统，所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

通过全景摄像装置拍摄考试路段的道路图象为本发明初始的视频信息，由于视频是由多个静态图象构成的，所以在本发明从所述视频信息中获取以单幅图象为基础的信息处理方法，对于所述道路图象进行连续处理即可得到模拟过程中显示的道路图象，所述摄像装置可被配置为使用结构光技术，其中摄像装置利用预定光对环境中的物体进行照射，并且监测从物体的预定光的反射，基于预定光的反射，摄像装置可被配置为监测到物体上的点的距离，所述预定光可包括红外光或其它波长的光，所述摄像装置还包括修改其位置和/或朝向的制动器；

对所述道路图象的处理中，首先根据预置色度抠像算法，提取苏松户考试道路的全景的待处理道路图象，并且通常在拍摄道路图象过程中，能够选择单一的背景，根据特有的背景色值，通过色值数据算法计算出场景中包含的特有色值并过滤掉，从而将道路图片中的道路情况凸显出来；

所述视频编辑制作模块包括通过全景摄像装置获取待处理道路图象的拍摄单元，根据预置色度抠像算法提取待处理道路图象的提取单元，计算不同摄像视角对所述考试道路的拍摄的视角偏差进而叠加道路图象和添加环境目标对象的场景进而生成虚拟现实图象的生成单元，用于根据预先设置的空间追踪算法叠加连续拍摄的所述道路图象进而形成模拟视频的合成单元，将处理完的道路图象画面传输至所述云服务器的大数据模块的输送单元，所述环境目标对象为在虚拟练习过程中，视频播放里添加的其余汽车交通和行人的情况；

其中所述提取单元的工作步骤包括，首先获取待处理道路图象的背景色值，然后通过色值数据算法计算所述道路处理图象的背景色值，并且通过预先设置的色度对所述道路处理图象进行抠像处理，其次滤除待处理道路图象的场景色值，最后将无场景色值的待处理道路图象确定为道路图象；

所述生成单元的工作步骤包括，首先获取所述虚拟现实图象的摄像头覆盖角的现实场景角度，然后将待处理道路图象的摄像头覆盖角调整为现实场景角度，并且按照所述现实场景角度，根据所述预置空间追踪算法，叠加所述待处理道路图象和所述环境目标对象的图象，生成所述虚拟现实图象，最后输出并显示所述虚拟现实图象；

所述合成单元的工作步骤包括，首先获取所述道路图象的内容场景的特征点，然后查找所述特征点对应的所述道路图象内空间坐标，并且将连续拍摄的道路图片选取混合空间坐标对应的特征点，其次根据视角偏差调整混合空间坐标对应特征点的像素值进而生成混合道路图象空间坐标对应的混合特征点，最后根据混合空间坐标和混合特征点生成混合道路场景进而获得模拟视频；

本发明的虚拟视频制作模块利用图象单一背景色值抠像算法、显示考试路段的全景拍摄技术和虚拟目标对象与现实画面合成技术，将一个基于考试道路的现实环境生成的汽车模拟训练的播放视频，与现有技术相比，本发明能够经过大数据计算后快速直接的呈现所述考试道路的立体画面进而达成现实训练的效果；

所述汽车驾驶教学系统包括与考试汽车按照相同比例制作的驾驶员位置的驾驶舱，其中所述操作模块包括与考试汽车相通位置模拟安装的离合器、安全带装置、挡位杆、油门、驻车制动装置、行车制动装置、方向盘、灯光开启键、喇叭键、和点火开关，其中所述操作模块、声响模块、仪表盘、显示模块、所述监测模快和所述云服务器分别与控制装置连接；

所述监测模块包括监测所述练习者对所述离合器、所述安全带装置、所述挡位杆、所述油门、所述驻车制动装置、所述行车制动装置、所述方向盘、所述灯光开启键、所述喇叭键、和所述点火开关的操作情况，所述监测模块通过分别安装在所述离合器、所述安全带装置、所述挡位杆、所述油门、所述驻车制动装置、所述行车制动装置、所述方向盘、所述灯光开启键、所述喇叭键、和所述点火开关的传感器进而实现监测所述练习者对所述油门、行车制动装置和离合的踩压情况和踩压力度、监测所述方向盘转动方向、监测所述驻车制动装置状态、监测所述汽车发动开关操作情况、监测所述挡位杆所在挡位和对所述操作模块内其他操作的实时监测，所述监测模块将所监测的信息实时通过所述信号交流模块发送至所述云服务器，所述信号交流模块基于5G网络而进行所述监测模块与所述云服务器之间的信号传输；

当所述模拟车厢内的练习者在模拟汽车发动和/或者在模拟驾驶过程中发生道路场景碰撞时所述监测模块监测相关信号并生成相应指令发送至所述控制装置，所述控制装置控制所述震动装置产生所述指令对应的震动强度，进而提高所述模拟练习中的真实感；

所述灯光模块包括由与考试车辆相对应的灯光开启键控制的示宽灯、近光灯、远光灯、转向灯和前方雾灯，所述灯光开启键与所述控制装置连接，当学员开启相应的灯光时，所述控制装置控制所述仪表盘上亮起显示相应的灯光图标，所述安全带提醒装置与所述控制装置连接，当所述学员未系安全带时，所述仪表盘上显示未系安全带的图标，进而增加模拟练习的真实度；

所述显示模块包括模拟所述考试车辆挡风玻璃的曲面显示屏幕和模拟考试车辆的后视镜的框式显示屏，所述曲面显示屏幕在模拟连续过程中显示所述考试道路画面的汽车行驶图片，所述后视镜对应显示所述曲面显示模块目前所显示的基于所述模拟车车行驶在所述考试道路后视镜所形成的图片，练习者根据所述显示模块的画面显示进而模拟真实汽车在真实路段的行驶情况，所述显示模块根据所述练习者的练习操作进而改变所述显示画面的对应考试道路的区域；

所述云服务器根据接收到所述监测模快的相应的监测信息进行分析处理后生成相应指令再基于所述信号交流模块发送至所述控制装置，所述控制装置控制所述车厢内仪表盘中的时速表、发动机转速表、所述驻车制动的状态的显示、所述震动装置的操作和所述显示模块的显示相应考试道路的画面；

当驾驶者按下模拟汽车点火开关准备发动模拟汽车时，所述汽车在模拟操作中发生碰撞时和所述汽车死火时，所述监测模快就会产生并发送所述震动信号至所述控制装置，所述控制装置控制所述震动装置相应频率和时间的震动，练习者体会到真实汽车点火启动瞬间、发生碰撞和死火时的震动感受，在学员进行模拟练习时，根据所述显示模块的显示画面进行模拟形式操作，所述监测模块是实时将所监测的信号发送至所述云服务器，所述云服务器发送相应指令至所述控制装置进行相应道路画面的显示和所述模拟车厢内相应用电装置的控制；

在汽车模拟练习过程中，所述云服务器实时接收处理所接收信号并产生相应指令发送至所述控制装置进而使所述控制装置控制所述显示模块和声音装置和其他模拟车厢内用电装置，即会发出真实汽车刹车时的视觉效果和声觉效果，当显示模块中道路驶入不同路段时，驾驶者需要踩离合器换档位，踩下离合器时，同时所述监测模块、所述云服务器和所述控制装置之间相互信号交流和信号控制；

所述云服务器包括对所接收的信号进行分析处理进而生成相应指令的分析处理模块和保存模拟训练过程中所述考试道路环境画面的大数据模块；

所述云服务器的道路场景图片投放指令生成可使用物体识别算法、从运动中恢复结构算法、视频跟踪或其它计算机视觉技术，被配置为地图绘制环境、跟随物体、估计物体的速度、确定移动装置的驾驶路线的任何分析系统，所述分析系统可以额外地被配置为在所述模拟车箱内的监测模块所监测的所述练习者的操作同时动态地更新所述显示模块所对应的道路画面的显示，本发明的信息交流模块优先以5G网络进行云服务器与模拟车厢内各电器装置进行信号传输，所述信息交流模块可以是被配置为直接地或经由通信网络无线耦合至一个或多个其它移动装置、传感器或其它实体的任何系统；

所述云服务器的分析处理模块基于所述监测模块的监测结果的相对于环境中的物体的已知位置以及位置点来按合适的顺序将所述道路图片投影到显示模块上以反映所述模拟练习过程中模拟车厢模拟行驶的环境，并对所述道路的显示图片进行定位校准，确定显示模块所显示的道路的空间位置图象，所述监测模快将生成的监测信号的数据信息实时上传至所述云服务器，所述云服务器将接收到的信号和数据转化为该所述道路图象在所述显示模块各显示模块的相应的位置和形态，从视觉上来讲，即一个练习者可以在显示模块中看到模拟行驶道路的场景及所述场景内的道路景象相对于练习者的运动，从而打破了时空的限制实现了虚拟现实道路场景的汽车行驶模拟，使用全景摄像装置作为道路图片采集系统并与所述道路的定位系统耦合，所述监测模块监测所述练习者对各操作装置的操作及强度和确定显示模块显示的道路区域的图片信息，所述监测模块将监测信息数据实时上传到所述云服务器，所述云服务器根据分析处理模块的识别分析以及计算处理和大数据模块图片信息的引擎搜索，形成包括所述道路全景图片信息的虚拟空间场景的相应指令并传输回所述控制装置，所述云服务器基于对所述监测模块的发送的数据信息的分析处理将进行转化为该系统的显示系统所显示的考试道路的位置和形态，所述云服务器通过基于5G的信号交流模块发送指令和数据至所述模拟车厢上的控制装置，有利于模拟过程的流畅工作，通过将全景摄像装置架设在现场采集现场实时视频和考试道路的场景图片信息，所述显示模块的所述后视镜显示所述挡风玻璃所显示的交通道路对应的驾驶人从后视镜所能看到的图象，从而实现更加逼真精准的模拟练习操作和控制；

为了增强模拟汽车驾驶的真实性，减少设备可能带来的延迟影响练习者感受，在模拟训练过程中，所述监测模块监测感知所述练习者的操作所产生对应动作和速度发送至所述云服务器，所述云服务器将显示于所述显示模块上的显示信息发送至所述控制装置，本发明利用大流量、低时延、大带宽的5G网络使得汽车模拟练习过程中反应快，显示画面流畅，实现了所述模拟车厢的模拟练习的真实度。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种基于5G的虚拟现实汽车驾驶教学系统，包括模拟考试车辆的驾驶舱及各操作设备相同安装位置的模拟车厢，其特征在于，所述汽车驾驶教学系统还包括在模拟车厢内的汽车驾驶的模拟练习中进行模拟汽车驾驶各种操作的操作模块、对考试路段进行拍摄和处理进而获得模拟练习时所播放的道路画面和视频的视频制作模块、监测练习者在所述模拟车厢内的操作情况的监测模块、根据所述监测模块所监测的信息进行分析处理进而生成相应操作指令并发送至目标装置和模块的云服务器和接收所述云服务器的所述指令进而显示所述模拟考试道路行驶画面的显示模块；

所述显示模块包括模拟所述考试车辆的挡风玻璃的曲面显示屏和模拟考试车辆的后视镜框式显示屏，且所述曲面显示屏与所述框式显示屏为具有显示功能的显示器，进行汽车模拟驾驶练习过程中，所述曲面显示屏和所述框式显示屏分别显示相对所述考试车辆挡风玻璃处和后视镜处相应的考试路段的动态画面；所述曲面显示屏在模拟连续过程中显示考试道路画面的汽车行驶图片，所述后视镜对应显示所述曲面显示屏目前所显示的基于所述模拟考试车辆行驶在所述考试道路后视镜所形成的图片，练习者根据所述显示模块的画面显示进而模拟真实汽车在真实路段的行驶情况，所述显示模块根据所述练习者的练习操作进而改变所述画面显示的对应考试道路的区域；

所述汽车驾驶教学系统还包括根据所述监测模块所监测的所述练习者的相应操作情况进而为所述模拟车厢提供震动感的震动装置、基于所述练习者对所述车厢的内相应灯光开启键的操作进而开启所述模拟车厢外前端模拟灯具的灯光模块和根据对模拟车厢内喇叭键的操作及与所述显示模块的场景画面相配合的相关声音的声响系统；

所述视频制作模块包括通过全景摄像装置获取待处理道路图象的拍摄单元，根据预置色度抠像算法提取待处理道路图象的提取单元，计算不同摄像视角对所述考试道路的拍摄的视角偏差进而叠加道路图象和添加环境目标对象的场景进而生成虚拟现实图象的生成单元，用于根据预先设置的空间追踪算法叠加连续拍摄的所述道路图象进而形成模拟视频的合成单元，将处理完的道路图象画面传输至所述云服务器的大数据模块的输送单元，所述环境目标对象为在虚拟练习过程中，视频播放里添加的其余汽车交通和行人的情况；

其中所述提取单元的工作步骤包括，首先获取待处理道路图象的背景色值，然后通过色值数据算法计算所述待处理道路图象的背景色值，并且通过预先设置的色度对所述道路处理图象进行抠像处理，其次滤除待处理道路图象的场景色值，最后将无场景色值的待处理道路图象确定为道路图象；

所述生成单元的工作步骤包括，首先获取所述虚拟现实图象的摄像头覆盖角的现实场景角度，然后将待处理道路图象的摄像头覆盖角调整为现实场景角度，并且按照所述现实场景角度，根据预置空间追踪算法，叠加所述待处理道路图象和所述环境目标对象的图象，生成所述虚拟现实图象，最后输出并显示所述虚拟现实图象；

所述合成单元的工作步骤包括，首先获取所述道路图象的内容场景的特征点，然后查找所述特征点对应的所述道路图象内空间坐标，并且将连续拍摄的道路图片选取混合空间坐标对应的特征点，其次根据视角偏差调整混合空间坐标对应特征点的像素值进而生成混合道路图象空间坐标对应的混合特征点，最后根据混合空间坐标和混合特征点生成混合道路场景进而获得模拟视频；

所述视频制作模块将所完成的考试道路场景的相关视频和图片信息发送并储存至所述云服务器的大数据模块；

所述云服务器包括对所接收的信号进行分析处理进而生成相应指令的分析处理模块和保存模拟训练过程中所述考试道路环境画面的大数据模块；

所述云服务器的分析处理模块基于所述监测模块的监测结果的相对于环境中的物体的已知位置以及位置点来按合适的顺序将道路图片投影到显示模块上以反映所述模拟练习过程中模拟车厢模拟行驶的环境，并对所述道路的显示图片进行定位校准，确定显示模块所显示的道路的空间位置图象，所述监测模快将生成的监测信号的数据信息实时上传至所述云服务器，所述云服务器将接收到的信号和数据转化为该道路图片在所述显示模块各显示模块的相应的位置和形态，从视觉上来讲，即一个练习者可以在显示模块中看到模拟行驶道路的场景及所述场景内的道路景象相对于练习者的运动，从而打破了时空的限制实现了虚拟现实道路场景的汽车行驶模拟，使用全景摄像装置作为道路图片采集系统并与所述道路的定位系统耦合，所述监测模块监测所述练习者对各操作装置的操作及强度和确定显示模块显示的道路区域的图片信息，所述云服务器根据分析处理模块的识别分析以及计算处理和大数据模块图片信息的引擎搜索，形成包括道路全景图片信息的虚拟空间场景的相应指令并传输回控制装置，所述云服务器通过基于5G的信号交流模块发送指令和数据至所述模拟车厢上的控制装置，有利于模拟过程的流畅工作，通过将全景摄像装置架设在现场采集现场实时视频和考试道路的场景图片信息。

Images