CN112270864A - 一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统，方法包括：获取基准视线位置和驾驶学员视线位置下基准校对车与预设标记之间的位置关系；根据两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量；加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案；将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在虚拟驾培教案中构建偏差校对车，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。本发明在虚拟驾培教案中构建偏差校对车，便于驾驶学员获取所见场景和教案语言提示的差距，提高驾驶学员学习效率，改善学员坐姿不适，解决驾考结束后实际上车操作陌生的问题。

Description

一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统

技术领域

本申请属于虚拟现实驾培技术领域，具体涉及一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统。

背景技术

现已知的智能机器人驾培系统均采用虚拟现实技术，模拟现实的驾培场地和驾培训练车构成驾车环境，通过确定一个虚拟第一人称教案固定的视线位置，及在固定的视线内容下，教案关键点达到某种位置关系时给出音视频提醒，引导驾驶学员进行相应的操作，轮回反复直到完成培训的所有步骤，实现驾驶培训教学的目的。这种教学方法中，所有的驾驶学员使用同一套教案，均要求驾驶学员将视线矫正到教案固定的视线位置上，通过使教案固定视线内容与驾驶学员实际驾车视线内容一致，以及达到驾驶学员看到某种位置关系时得到音视频的反复提醒，来强化教学和训练效果。

但是这种教学方式存在以下弊端：

1)驾驶学员每次都需要调整座椅位置和坐姿，使视线位置达到教案固定的视线位置，导致驾驶学员在驾驶培训过程中坐姿不舒服且不容易长久保持，影响驾培教学。

2)虽然驾驶学员通过调整座椅位置和坐姿去尽可能地接近教案的固定视线位置，但仍有一部分人因为身高等原因，无法达到教案固定视线位置，导致实际的视线内容和教案固定的视线内容不匹配。

3)教案固定视线位置没有一个统一和规范的标准，存在因为教练更换或驾驶学员记忆遗忘，导致驾驶学员每次应调整到的视线位置不一样，每次实际调整的座椅位置和坐姿不一致，甚至驾驶学员无法确认自己是否校准到了和教案固定视线一致的位置。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统，在虚拟驾培教案中构建偏差校对车，便于驾驶学员获取所见场景和教案语言提示的差距，提高驾驶学员学习效率。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，所述基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，包括：

获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量；

加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同；

将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线；

所述位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

作为优选，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，包括：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标之差。

作为优选，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，包括：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs为向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

作为优选，所述得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

本申请还提供一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，所述基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，包括：

第一模块，用于获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

第二模块，用于记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

第三模块，用于根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量；

第四模块，用于加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同；

第五模块，用于将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

作为优选，所述预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线；

所述位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

作为优选，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标之差。

作为优选，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs为向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

作为优选，所述得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

本申请提供的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法及系统，根据每个驾驶学员最舒适的驾车位置和姿态，将驾驶学员视线位置与基准视线位置之间的差距转化为基准校对车的校准偏差，并根据该校准偏差对驾培教案虚拟场景中的驾培车辆经过偏差转换后应用，通过教案虚拟场景展示的驾培训练车以及经过偏移应用的偏差校对车，可以确保驾驶员能稳定、较为精准地比对，每次训练都通过呈现的视觉信息，强化记忆真实第一视线所见的场景和教案语音提示的差距。学员从学车开始就接受这种掌握个人偏差操作的行为，并逐步转换成一种开车的习惯，可以更好地衔接以后实际开车时诸如预估打轮点，操作方向盘角度等动作。

附图说明

图1为本申请的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法的流程图；

图2为本申请预设标记的一种实施例示意图；

图3为本申请校准偏差计算的第一种实施例示意图；

图4为本申请校准偏差计算的第二种实施例示意图；

图5为本申请校准偏差计算的第三种实施例示意图；

图6为本申请校准偏差计算的第四种实施例示意图；

图7为本申请偏差校对车仅显示车头部分的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

其中一个实施例中，提供一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，克服现有虚拟驾培教案与驾驶学员真实驾驶进度不匹配，导致虚拟驾培教案实用性低，驾驶学员学习效果差的问题，本申请的驾培教学方法在无人驾培教学领域具有重大的应用价值。

如图1所示，本实施例的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系。

由于在无人驾培的虚拟教学中，通常由于虚拟教学为统一的标准化教学，其不具有适应不同学员特征的个性化配置，从而常常导致虚拟教学效果差，驾驶学员体验效果不好的问题，因此需要对虚拟教学中的驾培教案进行调整，以适应任一学员进行驾培教学。

这里的基准校对车可以是指和驾培训练车完全一样、但位置固定只用于驾驶学员做校准测量的车；也可以是驾培训练车，在每次不同驾驶学员驾驶前停在固定位置用于校准测量。

这里的预设标记可以是设置于驾培场地上的一个或多个固定标签，也可以是一个预设的校准场景，本实施例中为了提高校准精度，采用的预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线。

位置参考线在保证驾驶学员在驾驶位上能完全看清的前提下，线条间隔和线条粗细值尽可能小，以保证视线位置调整结果更精准。

并且为了尽可能提供更多的校准对比点，如图2所示，位置参考线沿车行驶方向的延伸覆盖区域应该等于两辆基准校对车前后并排的长度。由此建立可靠的预设标记。

在获取基准校对车与预设标记之间的位置关系时，首先将基准校对车停至指定位置，例如停靠在使得车尾的垂直投影与位置参考线最后一条重合，车头的垂直投影位与位置参考线中间重合的指定位置。

在指定位置下利用摄像机或者基准员产生基准视线位置，基准视线位置指摄像机位置或基准员视点位置，并记录该基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系。

这里的基准员可以是成年平均身高、中等体型的男子，所产生的基准第一人称视线普适性较好，有利于驾驶学员的快速调节。使用的摄像机位置和基准员眼睛位置一致，方向和基准员视线平行。

由于本实施例中预设标记为多根位置参考线，因此本实施例中基准校对车与预设标记之间存在的位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

可以使用单个位置关系，也可以使用多个位置关系复合，并且确定位置关系时，可利用车身外观和内部结构部位作为参考点，包括但不限于引擎盖、左右后视镜上下沿，外置辅助左右后视镜上下沿，雨挂器固定点，车辆外置顶棚边缘，车辆外置或内置其它物件等。基准校对车可以使用单个部位，也可以使用多个部位复合。

步骤S2、记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系。

由于驾驶学员存在性别、体重、身高、年龄等各方面的差异，因此驾驶学员在舒适驾驶位置和姿态下眼睛的位置与基准员眼睛的位置或摄像机位置之间存在差异，若强制驾驶学员调整眼睛位置靠拢基准员眼睛的位置或摄像机位置，不仅大大降低了驾驶学员学车兴趣，而且可能会因为难以保持长时间的不舒适状态，轻则造成影响驾培教学效果，重则产生驾培教学事故。

因此本实施例提供驾驶学员在校准时将基准校对车的座椅调整至自身舒适的驾驶位置和姿态，然后在处于舒适驾驶位置和姿态的前提下，以驾驶学员的第一人称视线下确定基准校对车和预设标记之间的位置关系。

在确定基准视线位置和驾驶学员视线位置时，可以是相对于基准校对车进行确定，也可以相对于驾培场地进行确定，为了便于计算，本实施例中在驾培场地特定位置建立(XYZ)坐标系，确定基准视线位置的三维坐标点，并且在驾驶学员视线位置调整时，获取相对于基准视线位置的调整量，将该调整量叠加至基准视线位置的三维坐标点上即可得到驾驶学员视线位置的三维坐标点。其中调整量的获取可以是通过传感器测量得到。

步骤S3、根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量。

偏差向量反映了由于视线位置的不同带来的视觉差别，本实施例提供的一种偏差向量计算方式如下：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线。

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标。

以下通过具体实例验证本实施例中该偏差向量的计算过程：

如图3所示，在图3的状态下，A点为基准位置参考线在二维坐标系中的位置，B点为学员位置参考线在二维坐标系中的位置，E为驾驶学员视线位置，M为基准视线位置，灰色矩形框为当前基准校对车在二维坐标系中的位置，D点为基准校对车上选中的一个固定点，J点为D点在横轴上的投影位置，虚线矩形框为移动基准校对车后基准校对车在二维坐标系中的位置，C点为选中的固定点跟随基准校对车移动后的位置，I点为C点在横轴上的投影位置，K点为基准视线位置在横轴上的投影位置，G点为驾驶学员视线位置在横轴上的投影位置，F点为横坐标与驾驶学员视线位置相同、纵坐标与基准视线位置相同的点，线段EDB为驾驶学员实际看到的与D点相切的位置参考线的视线，线段ECA为驾驶学员视线位置相对于移动后的基准校对车看到的与C点相切的位置参考线的视线，线段MDA为基准视线位置实际看到的与D点相切的位置参考线的视线。

根据本实施例中的原理构建二维坐标系，得到：

(即基准视线位置的横坐标减去驾驶学员视线位置的横坐标，如图所示为负)；

(为基准视线位置的纵坐标减去驾驶学员视线位置的纵坐标，如图所示为正)；

(即实际基准校对车上的固定点的横坐标减去偏移后的固定点的横坐标，如图为正)。

根据相似三角形ΔAGE～ΔAIC，可得：

如图4所示，在图4状态下，各点以及矩形的表示含义与图3中相同，这里就不再进行赘述。

根据本实施例中的原理构建二维坐标系，得到：

(即基准视线位置的横坐标减去驾驶学员视线位置的横坐标，如图所示为负)；

(为基准视线位置的纵坐标减去驾驶学员视线位置的纵坐标，如图所示为正)；

(即实际基准校对车上的固定点的横坐标减去偏移后的固定点的横坐标，如图为负)。

根据相似三角形ΔAGE～ΔAIC，可得：

本实施例为了量化驾驶学员第一人称视线的起始点与基准第一人称视线的起始点之间的差距，优选采用传感器进行精确测量，例如Δx通过安装在真实基准校对车驾驶位座椅上的传感器获取座椅移动的前后位置；Δh通过固定于真实基准校对车前方的结构光传感器来获取驾驶学员眼睛位置。

通过测量的操作相对于直接让驾驶学员坐上基准校对车进行偏移的优势在于，偏差值更加精准，且驾驶学员可以直接上车训练，不用专门进行校对。

在另一实施例中，提供一种计算更加简单，且需测量的参数更少的计算偏差向量的方式：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

以下通过具体实例验证本实施例中该偏差向量的计算过程：

如图5所示，在图5的状态下，A点为基准位置参考线在二维坐标系中的位置，B点为学员位置参考线在二维坐标系中的位置，E为驾驶学员视线位置，M为基准视线位置，G点为驾驶学员视线位置在横轴上的投影位置，灰色矩形框为当前基准校对车在二维坐标系中的位置，D点为基准校对车上选中的一个固定点，J点为D点在横轴上的投影位置，虚线矩形框为移动基准校对车后基准校对车在二维坐标系中的位置，C点为选中的固定点跟随基准校对车移动后的位置，I点为C点在横轴上的投影位置，线段EDB为驾驶学员实际看到的与D点相切的位置参考线的视线，线段ECA为驾驶学员视线位置相对于移动后的基准校对车看到的与C点相切的位置参考线的视线，线段MDA为基准视线位置实际看到的与D点相切的位置参考线的视线。

根据本实施例中的原理构建二维坐标系，得到：

(即基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差，如图所示为负)；

(即实际基准校对车上的固定点的横坐标减去偏移后的固定点的横坐标，如图所示为正)。

根据相似三角形ΔABE～ΔCDE，可得：

如图6所示，在图6状态下，各点以及矩形的表示含义与图5中相同，这里就不再进行赘述。

根据本实施例中的原理构建二维坐标系，得到：

(即基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差，如图所示为正)；

(即实际基准校对车上的固定点的横坐标减去偏移后的固定点的横坐标，如图所示为负)。

根据相似三角形ΔABE～ΔCDE，可得：

因此本申请在结合向量的前提下可快速确定基准校对车需要偏移的距离和方向，若ΔN为正值，则表示基准校对车需要往车头方向移动，若ΔN为负值，则表示基准校对车需要往车尾方向移动。步骤S4、加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同。

虚拟驾培教案为根据真实驾培场地基于基准员的驾驶测量生成的虚拟模型，并在虚拟模型的关键点添加相应的驾培操作语音提示提醒驾驶学员在行驶至关键点时执行相应操作，同时虚拟驾培教案在使用过程中会同步显示虚拟驾培教案中驾培车辆上基准视线位置的第一人称视线实时所见画面，示教画面可便于驾驶学员校对练车。这里的关键点指驾培车辆与场地的标记线或标记点存在预设关系时的位置点，需要说明的是，虚拟驾培教案为无人驾培领域常用的教学视频，对于如何生成虚拟驾培教案不作为本申请的重点，这里不进行赘述。

步骤S5、将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置后，虚拟驾培教案中显示的示教画面将与驾驶学员实际驾驶时所见画面一致。但是虚拟驾培教案中的语音提示点是不可更改的，为了便于驾驶学员直观获取教案语音提示与真实所见画面的差距，本实施例中构建新的偏差校对车，因此所得到的针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

其中偏差校对车可以是整个车辆进行显示，即叠加在驾培训练车上，也可以仅显示车头部分，以便于区分驾培训练车和偏差校对车，同时又可得到驾驶学员视线位置相对于偏差校对车所见画面，例如如图7所示的偏差校对车仅显示车头部分。在驾驶学员视线位置的第一人称视线下可以看见分别基于驾培训练车和偏差校对车在虚拟驾培教案中的所见画面，以便于驾驶学员快速获取实际所见画面与语音提示时画面的差别。

经过纠偏后的虚拟驾培教案，将教案中虚拟场景的驾培车辆进行前后移动生成新的偏差校对车，而保持其他对象不变(基准视线相对于驾培车辆的位置，位置参考线，教案关键点(即驾培操作语音提示时机)等不变)。

驾驶学员通过使用偏差转换后的教案虚拟场景，而免去了传统的通过将自己第一人称视线调整到基准视线位置导致的坐姿不适的问题，通过教案虚拟场景展示的驾培训练车以及经过偏移应用的偏差校对车，可以确保驾驶员能稳定，较为精准地比对，每次训练都通过呈现的视觉信息，强化记忆真实第一视线所见的场景和教案语音提示的差距。学员从学车开始就接受这种掌握个人偏差操作的行为，并逐步转换成一种开车的习惯，可以更好地衔接以后实际开车时诸如预估打轮点，操作方向盘角度等动作。

为了便于对本申请的理解，以下通过一个具体的应用场景进一步对本申请进行详述。

实施例1

本申请为驾驶学员提供一个基于校准的偏差向量，然后将偏差向量应用于虚拟驾培教案中得到偏差校对车，驾驶学员根据纠偏后的虚拟驾培教案，能够有效地使驾驶学员练车获得舒适，高效，人性化的体验，结合附图描述，本申请在具体应用中具体步骤如下：

步骤一：绘制位置参考线。如图2所示在一个足够空旷的平坦地面绘制一组位置参考线，线条的设置为：宽10cm，长500cm，一共45条的平行线条，每条线间隔10cm。为每条线标上编号分别为w，v，u，…，d，c，b，A，B，C，D，…，U，V，W，其中编号A分布于最中间，整个位置参考线长度覆盖范围约为位置固定、只用于测试校准偏差的驾培车辆(以后将此驾培车辆称为基准校对车)的长度的2倍。(每条位置参考线的编号不限于上述方式，在能够标识区分的前提下可以进行调整，例如采用w，v，u，…，d，c，b，a，A，B，C，D，…，U，V的形式)。

步骤二：确定基准校对车与位置参考线特定位置关系。将基准校对车停至如图2所示的位置，即：车头的垂直投影和编号A线条相切。让身高170cm的中等体型男子上车(以后将此驾驶员称为基准员)，将座椅调整至前后、上下居中位置。记录基准员人眼的位置(以后称该位置为基准视线位置)和基准员第一人称视线下基准校对车和位置参考线的位置关系，这里考虑基准校对车引擎盖和位置参考线相切的位置关系。具体方式为：用测量身高的红外设备测量基准员在驾驶室坐下的视线高度，也可以通过安装于驾驶室内的结构光传感器获取基准员的人眼位置；通过红外测量获取引擎盖边缘前侧的位置关系。

步骤三：驾驶学员上车，调整位置并记录驾驶学员的视线位置和位置关系。驾驶学员在驾驶位上，调整座椅位置和坐姿至后续实际训练时舒服位置，用获取基准员视线位置相同的方法记录驾驶学员的视线位置。由于身高和体型等原因，此时驾驶学员第一人称视线看到的引擎盖和位置参考线的关系和基准视线位置下的不一致。记录此时驾驶学员第一视线所见的驾培校对车和位置参考线的位置关系，具体方法和步骤二中获取位置关系的方式一样。

步骤四：对虚拟驾培教案进行偏差转换应用。虚拟驾培教案中设立一个摄像机位置至基准视线位置，以该摄像机视角来呈现虚拟驾培教案中的内容。具体偏移转换的应用方法：1)将摄像机位置调整为驾驶员视线位置；2)虚拟驾培教案中增加一个与驾培训练车水平方向偏差值为偏差向量的车引擎盖；3)智能终端设备显示偏差应用后的场景。驾驶学员正式进入场地练习具体项目时，结合机器人驾培教学系统的语音提示，进行打方向盘、挂档、踩刹车离合等操作，每一个操作点都给出驾驶员视角和教案语音提示的具体偏差位置，驾驶学员每次训练都能将这个稳定精准的偏差位置，通过智能终端设备的视觉辅助来强化记忆。

虚拟驾培教案中的驾培训练车经过偏差转换应用后，驾驶学员在智能终端上，既能看到和实际场景中驾培训练车引擎盖和场地参考点的位置关系一致的内容显示，也能看到和教案语音提示一致的内容显示，所有参考点描述都得到精准量化。驾驶学员通过使用偏差转换后的虚拟驾培教案，而免去了传统的通过将自己第一人称视线调整到基准视线位置导致的：坐姿不适，参考不准，记忆难度大，学成后不会开车等问题。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在另一实施例中，提供一种虚拟现实驾培的第一人称视线位置调整系统，包括：

第一模块，用于获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系。

第二模块，用于记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系。

第三模块，用于根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量。

第四模块，用于加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同。

第五模块，用于将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

关于本申请虚拟现实驾培的第一人称视线位置调整系统的具体限定可以参见上文中对于虚拟现实驾培的第一人称视线位置调整方法的限定，在此不再赘述。

上述虚拟现实驾培的第一人称视线位置调整系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

并且各个模块可以硬件形式存在于一个或多个计算机设备的处理器中，也可以以软件形式存储与一个或多个计算机设备中的存储器中。例如上述的第一模块、第二模块和第三模块位于一个计算机设备中，第四模块和第五模块位于另一个计算机设备中，对应于基准校对车和驾培训练车不相同的应用场景；也可以是第一模块、第二模块、第三模块、第四模块和第五模块位于同一计算机设备中，对应于基准校对车和驾培训练车为同一车辆的应用场景。

并且这里的计算机设备可以是一体式电脑、平板电脑、显示器或手机等。

本实施例的一种实现方式中，所述预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线；所述位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

本实施例的一种实现方式中，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标之差。

本实施例的一种实现方式中，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs为向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

本实施例的一种实现方式中，所述得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，其特征在于，所述基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，包括：

获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量；

加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同；

将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

2.如权利要求1所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，其特征在于，所述预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线；

所述位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

3.如权利要求2所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，其特征在于，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，包括：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标之差。

4.如权利要求2所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，其特征在于，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，包括：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs为向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

5.如权利要求1所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学方法，其特征在于，所述得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

6.一种基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，其特征在于，所述基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，包括：

第一模块，用于获取基准视线位置以及基准视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

第二模块，用于记录驾驶学员视线位置以及驾驶学员视线位置的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系；

第三模块，用于根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量；

第四模块，用于加载基于基准视线位置的第一人称视线下构建的虚拟驾培教案，所述虚拟驾培教案中基准视线位置位于驾培训练车内，且基准视线位置与驾培训练车的相对位置与基准视线位置与基准校对车的相对位置相同；

第五模块，用于将虚拟驾培教案中的基准视线位置调整为驾驶学员视线位置，并且在所述虚拟驾培教案中构建偏差校对车，所述偏差校对车基于虚拟驾培教案中的驾培训练车叠加所述偏差向量构建得到，得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案进行驾培教学。

7.如权利要求6所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，其特征在于，所述预设标记为绘制于地面且与基准校对车行驶方向垂直的一组平行线，该组平行线包括多条具有预设宽度且等间距分布的位置参考线；

所述位置关系包括基准校对车上的一个或多个固定点与该组平行线中的位置参考线具有相切、相交或包含的关系。

8.如权利要求7所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，其特征在于，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，x′为基准校对车上选取的固定点与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，x为基准视线位置与基准位置参考线之间的横轴投影距离，h为基准视线位置相对于地面的高度，Δx和Δh为向量，Δx为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的横坐标之差，Δh为基准视线位置与驾驶学员视线位置之间的纵坐标之差。

9.如权利要求7所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，其特征在于，所述根据所述基准视线位置和驾驶学员视线位置，以及两者的第一人称视线下基准校对车与预设标记之间的位置关系计算偏差向量，执行如下操作：

选取基准校对车上的一个固定点，获取基准视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为基准位置参考线，获取驾驶学员视线位置的第一人称视线下与所选取的固定点具有第一位置关系的位置参考线，设为学员位置参考线；

忽略基准校对车的宽度方向，以基准校对车的长度方向为横轴、以基准校对车的高度方向为纵轴、以基准位置参考线在二维坐标系中的位置为原点建立坐标系，且以基准位置参考线至基准校对车的垂直方向为横轴的正方向，以基准校对车至基准位置参考线的垂直方向为横轴的负方向，以基准校对车所在地面至基准视线位置的垂直方向为纵轴的正方向，以基准视线位置至基准校对车所在地面的垂直方向为纵轴的负方向，则偏差向量计算公式如下：

其中，ΔN为偏差向量，h′为基准校对车上选取的固定点相对于地面的高度，H为驾驶学员视线位置相对于地面的高度，Δs为向量，且Δs为基准位置参考线和学员位置参考线之间的横坐标之差。

10.如权利要求6所述的基于第一人称视线位置调整的驾培教学系统，其特征在于，所述得到针对该驾驶学员的虚拟驾培教案，包括：

同时显示虚拟驾培教案中的驾培训练车和构建得到的偏差校对车，基于驾驶学员视线位置和偏差校对车进行驾培操作语音提示，基于驾驶学员视线位置和驾培训练车显示与驾驶学员在真实驾培中所见的相同画面。

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