1. 研究目的与意义（文献综述）

根据国家统计局统计的中国近年来汽车销售情况来看，中国目前处在消费结构升级的关键时刻，经济的快速发展大大提高人们的消费水平，越来越多的家庭购买了汽车来作为出行工具，受此影响，驾考系统必须做出改变，如果还是像以前一样由教练领着一步步的一对一教学熟悉汽车驾驶系统，然后提供少量的小路测试来检测学员水平，无疑这种教学方式就目前来看耗时又耗力，效率也低。那么驾考系统该如何做出改变以便能满足数量更加庞大的学车人群，如何才能快速有效率的帮助学员熟悉汽车驾驶系统呢? 基于Leap Motion的汽车虚拟驾驶系统设计能够根据汽车驾驶的特点自定义一套人们习惯的手势，学员在车内做出对应手势，系统通过人机交互捕捉手势完成手势指示内容控制汽车行驶状态，这个系统能设计出虚拟汽车以及代表行驶背景的三维场景，让学员体验各种各样的复杂道路和交通环境，驾驶人员能对各种可能造成危险的复杂路况进行针对性模拟训练，提高驾驶员对突发事件的应对能力，同时通过这个系统学员自己就能熟悉真正的汽车驾驶，缓解了积压现象，提高了驾考系统的学习效率，具有效果逼真，节能，安全，经济等优势。

20世纪以来，虚拟现实技术的出现为汽车模拟驾驶系统的研发提供新的方向，目前发达国家已普遍运用汽车模拟驾驶系统作为培训根据，用于汽车研发，驾驶培训和教育研究。

雷诺公司于13年开发出一种可以让人们身临其境的3D交互式可视化系统，模拟汽 车内部环境以及外部情况，使工程师更直观地体验车辆；日本汽车研究所开发出了用于观察驾驶者驾驶行为的试验车辆，能将CG的绘制的虚拟人，障碍物及对象车辆都显示在液晶屏上，该车今后有望用于事故发生机理分析，驾驶系统辅助系统的开发支援，以及安全驾驶教育等用途。国内对于汽车虚拟驾驶系统的研究起步较晚，与国际先进技术水平存在技术差距，虽然没有智能车辆生产出来，但相关技术研究近年来发展较快，众所周知，汽车作为现代交通的重要载具，其电子技术研发与应用，对于智能交通行业起到了至关重要的作用，以传统汽车技术作为基础平台，将汽车电子技术，新一代信息技术和智能交通技术融合而成的智能汽车，正在成为现代交通运输发展的主要动力之一。

2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容是基于Leap Motion设计一个简单的汽车模拟驾驶系统，根据汽车驾驶的特点定义一套人们习惯的手势，通过Leap Motion 捕捉手势，编程实现对三维图像环境中虚拟汽车行驶状态的控制。对于虚拟汽车和三维环境背景可以用Unity3D这款能够轻松创建诸如三维视频游戏，建筑可视化，实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型开发工具来实现，这些都能用Unity3D模拟出来，而手势交互则可以通过Leap Motion系统，一种面向PC的体感控制器来实现，它可以以超过每秒200帧的速度追踪用户手部移动，并判定特定手势，较高的精度使得该系统完成手势识别游刃有余。这样使用者只需坐在屏幕前做出驾驶动作经过设备捕捉后来操控屏幕内的汽车行驶，仿佛真的在开车，沉浸感和真实感强烈。实现训练驾驶目的后，还可以用该系统尝试：驾驶者单指前后移动表示接听电话；手掌挥动表示挂电话；手指顺时针转动表示增大音量，缩小导航地图......等辅助功能。这个系统的设计需要Leap Motion设备及其支持的桌面操作系统如Windows平台，和三维仿真软件Unity,设备通过USB总线连接到PC后，Leap-enabled应用程序访问Leap Motion服务，接收运动跟踪数据并进行分析处理后返回给操作系统，执行相关命令以此来实现。系统设计过程中需要注意的一个问题是Leap motion 的识别区域遵循右手坐标系，而Unity3D在三维场景中是遵循左手坐标系的，所以将Leap Motion捕捉到的手势位置坐标转换到模拟场景中时要先将z轴进行反转，然后以一定比例因子缩小来匹配三维场景。

3. 研究计划与安排

第1-2周： 查资料及撰写开题报告；

第3周： 审查并修改开题报告；

第4-10 周： 课题设计与研究；

4. 参考文献（12篇以上）

1】贾永红 数字图象处理[m]. 武汉：武汉大学出版社，2011

2】王巍 leap motion人机交互应用开发[m]. 西安：西安电子科技大学出版社, 2015

3】任爱华 计算机图形学[m]. 北京航空航天大学出版社, 2009