题目：面向列车驾驶员培训的增强虚拟环境系统开发

   随着近年来我国高速铁路的快速发展和既有线路列车不断升级换代，中国铁路总公司对机车驾驶员操作技能的要求也在不断地提高。列车司机培养必须经过实车驾驶这一关键环节，学员需要经过三个月以上的实车培训，才能达到上岗要求。在现实中实车驾驶既占用列车运行时间又有可能因为学员的错误操作造成安全事故，影响行车的正常运行。因此，将列车模拟驾驶器引入列车驾驶员训练过程来减少实车驾驶时间，正在成为列车司机培训的主要手段。

    本文主要对增强虚境技术在列车驾驶员培训方面的应用进行研究，利用3D建模技术与计算机视觉技术结合生成列车运行系统的基础框架，然后通过牵引制动算法和图像识别算法实现一个列车模拟运行控制的增强虚境系统。论文的主要工作包括：

    1.依据CRH5型动车组列车自动驾驶系统操作流程制定开发计划：列车自动驾驶业务流程能模拟完成列车驾驶任务，通过车地通信实现列车牵引、制动、故障报警等运行过程控制，使列车处于良好的运行状态，设计准点到站停车和发车、车门控制和列车定位等功能。设计良好的列车自动驾驶系统能降低列车运营成本、增加轨道交通系统运营弹性、提高发车密集度，为轨道交通进入自动化时代提供可靠的技术保障。

    2．提出实现以上系统的方式：本文通过结合计算机图形处理和视频处理方法提出了面向列车驾驶员培训的增强虚拟环境实现方法。本文利用列车实际运行视频作为线路数据，构建真实感场景。通过三维图形库对导入的虚拟列车模型进行交互处理，按列车实际布局与运行要求，将视频流叠加到3D模型中，实现数据的融合，达到通过视频来增强虚境的效果。通过OPENCV图像库对视频中元素进行分析处理，生成列车运行控制计算过程所需要的地面信息，将地面信息通过牵引自动算法实现对视频播放控制来达到对列车运行速度控制的目的，并将视频播放速度与列车行驶速度进行对应计算，将计算结果在列车模型中显示，达到较好的人机交互效果。

    在以上工作的基础上，设计并实现了一个面向列车驾驶员培训的增强虚拟环境系统，系统完成了三维列车场景模型创建、渲染与虚拟场景虚实交互的功能，展示了增强虚境技术的应用前景。同时对该系统的功能与性能进行了测试，测试结果表明，较之传统的列车驾驶员培训系统，在仿真效果方面和列车运行控制上都有一定的提高，满足用户实时交互的要求，并且降低了开发费用。