[发明专利]基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法

说明书

本发明公开了一种基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法，包括步骤：1)使用全景相机在固定移动速度下拍摄真实驾驶场景的全景视频；2)在Unity3D的虚拟空间中建立一个球体模型，将拍摄的全景视频贴到球体内侧；3)将一个车体模型放入球体场景的球心位置，作为虚拟驾驶的操作车辆；4)动态球体场景建模，包括球体场景变速调整和场景左右偏移调整。本发明通过真实全景视频来搭建虚拟驾驶场景，解决现有汽车模拟驾驶产品采用3D建模搭建场景耗时长，搭建的场景与真实场景差距大的技术问题。

技术领域

本发明涉及汽车虚拟驾驶技术领域，特别涉及一种基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法。

背景技术

传统的模拟驾驶产品，在搭建场景时通常使用的方法是：1)通过使用3dsMax等三维模型制作软件制作出目标模型的几何形状，并结合Photoshop等图像处理软件进行贴图；2)使用Unity3d等游戏引擎开发工具构建一个虚拟空间，将上一步制作的各个模型导入到该虚拟空间中进行放置，然后设置各个模型对应的物理属性。采用这种方法搭建场景有一个最大的优点，就是可以根据所使用的开发引擎内自身包含的功能，实现让场景中所有物体带有物理逻辑和自然特性(例如物理碰撞、自然落体、受力加速等)，开发者无需对此耗费精力。

但是这种场景模型也有其固有缺点——不真实。运用3D Max和Photoshop等软件制作模型，如果要求好的视觉效果，就需要有丰富经验的专业人员投入大量的时间才能达到，并且这种好的视觉效果仅仅是模型精美，与真实物体相比差别很大。对于模拟驾驶设备而言，如果使用者感受与实际驾车体验差距过大，则训练效果就会大打折扣。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法，以解决现有汽车模拟驾驶产品采用3D建模搭建场景耗时长，搭建的场景与真实场景差距大的技术问题。

本发明基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法，包括以下步骤：

1)使用全景相机在固定移动速度下拍摄真实驾驶场景的全景视频，所述全景相机在拍摄过程中的设置高度与驾驶员在车辆上的眼睛高度一致；

2)在Unity3D的虚拟空间中建立一个球体模型，通过编辑球体模型着色器，将拍摄的全景视频贴到球体内侧；

3)将一个车体模型放入球体场景的球心位置，作为虚拟驾驶车辆；

4)将一个虚拟相机放入车体模型的驾驶员位置，且虚拟相机的设置高度与驾驶员在车体模型上的眼睛高度一致；并将驾驶员佩戴的VR头盔的开发包中实现同步的脚本添加到虚拟相机上，以使检测VR头盔在三维空间中坐标位置和旋转角度的三维空间跟踪定位器所采集到的坐标和角度信息，作为虚拟相机的同步脚本参考输入，从而使虚拟相机跟随VR头盔同步转动；并将虚拟相机捕获的当前转角方向上的场景图像输入VR头盔。

进一步，所述的基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法还包括以下步骤：

5)建立场景变化速度与模拟驾驶脚踏板输入信号的关系，具体步骤如下：

a)根据某种实际车辆的动力学参数，计算该车的平均加速度值，包括油门平均加速度a_c1和刹车平均加速度a_c2：

上式中v₁₀和v₁₁分别表示油门加速过程的初始速度和终了速度，单位km/h，油门加速时间为Δt₁秒；v₂₀和v₂₁分别表示刹车减速过程的初始速度和终了速度，单位km/h，刹车减速时间为Δt₂秒；