一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法技术

一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法，属于视频处理方法。本方法利用机车实时的行驶信息，参考拍摄铁路线路实景视频时机车运行的全程记录，实时确定视频当前的播放速度，以实现视频的播放进度与当前行驶信息的一致性。该一致性主要体现在两个方面，一是行驶里程的一致性，即当行驶信息表明机车到达某一里程时，视频也大致播放至通过该里程的时刻，目前该方法对齐上述里程的误差对应到实地距离在5米以内。二是速度的一致性，即行驶信息中的速度变化与视频中机车前进的速度变化保持一致，该方法在机车匀速行驶、加速或减速行驶时均可保持视频播放速度变化的视觉一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法
本专利技术属于视频处理方法，具体涉及一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法。
技术介绍
机车司机的驾驶培训是铁路工作人员培训的关键部分，也是保证机车行驶安全的核心。驾驶培训应当能够使得驾驶员熟悉机车运行的实际环境，熟练并灵活地处理各种情况。为达到这一目标，必须要在培训过程中提供真实的驾驶环境，而目前成熟的视频拍摄技术可以获取流畅而真实的机车行驶场景，可以有效地丰富培训内容和模拟真实的驾驶感受。铁路线路实景视频中的速度变化取决于实际拍摄时机车的速度变化，因此无法与培训过程中驾驶员对机车行驶系统的操作保持同步，无法达到模拟真实运行场景的需求。因此利用机车实时行驶信息准确控制视频播放，是满足培训需求的技术关键。
技术实现思路
本专利技术提出了一种利用机车实时行驶信息控制视频播放的方法，旨在借获得任意机车行驶实时信息源发送的信息，参考拍摄视频时机车运行的全程记录，实时确定视频当前的播放帧率，进而确定应当播放的视频帧，以实现视频的播放进度与机车实时行驶信息的一致性。具体包括如下一步骤：（1）数据获取：针对同一机车的同一次行驶，获取包括铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源。这里，铁路线路实景视频是在机车行驶过程中拍摄的，机车运行后导出的全程记录包含视频中机车的速度、里程等信息；（2）对齐初始位置：将铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源这三者的初始位置对齐，使其一致；具体为：（21）在任意位意对机车行驶实时信息源选择为初始位置；（22）根据机车行驶实时信息源初始位置对应的里程M，对照全程记录中各条记录的里程信息，找到对应的那一条记录，若不存在里程完全一致的记录，则选择里程位于机车行驶实时信息源初始里程之后的第一条记录作为全程记录的初始位置，同时将机车行驶实时信息源的初始位置修改为该记录对应的里程；（23）根据全程记录的初始位置，结合人工对视频中的标志物的识别，得到与全程记录初始位置对应的视频时刻，该时刻即为视频的初始位置；（3）设上述三种信号的里程误差为e，对齐的初始值设为e＝0；（4）展示铁路线路实景视频的初始视频帧；（5）更新机车行驶信息：每次展示铁路线路实景视频视频帧之前从机车行驶实时信息源获取最新的行驶信息，若获取到终止信号则停止运行，否则执行第（6）步；（6）在行驶后导出的全程记录中查询当前视频播放位置的机车行驶速度；（7）利用铁路线路实景视频行驶速度和机车行驶实时信息源行驶速度估算当前播放帧率：记步骤（6）查询到的视频中机车速度为v，已知机车行驶信息源给出的当前行驶速度为V，比值V/v即视频应当加速播放的倍数，假设视频本身的帧率为r，则此时估算出的播放帧率为R0=V/vr；（8）更新里程误差e：每次得到下一视频帧后，估算下一视频帧对应的里程估值m，m=m0+ivr/R0，m0为上一次计算中的里程估值，i为上一次计算中的时间与本次估值时间差；对比当前视频帧的里程估值m和机车行驶实时信息源给定的当前里程M，即可更新里程误差e=m-M；（9）得到修正后的播放帧率R：R=(1±α)×R0，α为固定帧率的修正比例,正负号的选择取决于里程变化的方向和里程误差e的符号；（10）对比播放帧率R和系统播放视频的刷新速率w，播放下一帧，这里的系统播放视频的刷新速率w可以任意选择；（11）估算下一帧对应的里程：m1=m0+ivr/R0，这里对m使用不同下标以区分两次计算的估值，返回步骤（5）继续执行。本专利技术结合视频拍摄时机车的全程记录，利用机车实时行驶信息与视频的速度、里程与时间的变化规律，实现了两者之间高度的一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图对实施例作一简单地介绍：本实施例中使用的机车行驶实时信息源是LKJ程序，该程序利用Socket机制向本专利技术的系统发送实时的行驶信息。图1是利用LKJ将初始位置定位在里程M=1492035。图2是全程记录表格的局部，其中被选定的条目是与LKJ初始位置一致的全程记录起始位置，因为二者的里程完全一致，因此不需要调整M的取值。图3是人工确定的视频起始位置对应的帧图像，对应帧号16253，此时视频恰好播放至经过汨罗出站信号机的位置，该帧的里程估值m=M+0=1492035，特别指出，该视频本身的帧率r=50。图4是操作员进行加速操作后LKJ展示的行驶状态，可以看到此时里程M=1492022（准确为M=1492021.66），速度V=24km/h=6.67m/s，该实时信息将作为更新的机车行驶信息用于后续计算，特别指出这里里程数值相对于初始状态减小，这是由机车的行驶方向决定的，不影响前述的计算方式，另外，为了计算结果的显著，这里刻意选择间隔i=2s后更新机车行驶信息，对应视频帧刷新频率w=0.5，实际应用中一般令w=25。图5是全程记录表格的局部，被选定的条目是在图4更新行驶状态后，当前对应的全程记录条目，正如前述技术方案的步骤（6），该条目是全程记录中第一条里程位于M=1492021.66之后（即小于M=1492021.66）的记录，该记录中机车的速度为20km/h=5.56m/s，因此认为当前视频中机车的速度v=5.56。此时可以进行技术方案中步骤（7）-（10）的计算，根据步骤（7）粗略计算播放帧率R0=V/vr=6.67/5.56×50=60，根据步骤（8）更新里程误差e=1492035-1492021.66=13.34，注意这里误差达到13.34米是因为刷新频率w过低，实际中不会出现这种较大的误差值。根据步骤9对R0进行修正，鉴于e>0，考虑到机车行驶的方向为里程减小的方向，此时视频播放落后于机车行驶，因此适当增大播放帧率，本实施例中，固定帧率的修正比例为R0的10%，即R=(1±10%)×R0，因此此处R=(1+10%)×R0=66。根据步骤10，s=R/w=66/0.5=132，因此应当逐帧解码视频，并每132帧显示一帧，则下一帧的帧号为初始帧号+132=16253+132=16385。图6展示了对应于帧号16385的帧图像。接下来根据步骤（11），得到该帧（即帧号16385）对应的里程估值，结合行驶方向，可得m1=m1=m0+ivr/R0=1492035-2×6.67×66/60=1492035-14.67=1492020.33，可以预见，在机车行驶实时信息源速度不变的情况下，下一次更新的里程将为M=1492021.66-2×6.67=1492008.32，此时再计算里程误差可得e=1492020.33-1492008.32=12.01，相较上一次的e=13.34误差已经降低，展现了播放帧率修正的效果。重复上述过程即可不断获取和显示下一帧图像，且获得与行驶信息一致的视频播放效果。图7是本专利技术流程框图。具体实施方式（1）数据获取：本专利技术中被控制的视频是在机车行驶过程中，利用摄像机在前方拍摄的视频，为了获知视频各个时刻机车大致的行驶状态，本专利技术使用机车行驶后导出的全程记录，全程记录包含机车行驶状态的多条记录，每条记录都包含生成记录的时刻、实时行驶速度、实时里程等信息，拍摄视频和导出全程记录系针对同一机车的同一次行驶。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法，其特征在于包括如下步骤：（1）数据获取：针对同一机车的同一次行驶，获取包括铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源；这里，铁路线路实景视频是在机车行驶过程中拍摄的，机车运行后导出的全程记录包含视频中机车的速度、里程等信息；（2）对齐初始位置：将铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源这三者的初始位置对齐，使其一致；具体为：（A）在任意位意对机车行驶实时信息源选择为初始位置；（B）根据机车行驶实时信息源初始位置对应的里程M，对照全程记录中各条记录的里程信息，找到对应的那一条记录，若不存在里程完全一致的记录，则选择里程位于机车行驶实时信息源初始里程之后的第一条记录作为全程记录的初始位置，同时将机车行驶实时信息源的初始位置修改为该记录对应的里程；（C）根据全程记录的初始位置，结合人工对视频中的标志物的识别，得到与全程记录初始位置对应的视频时刻，该时刻即为视频的初始位置；（3）设上述三种信号的里程误差为e，对齐的初始值设为e＝0；（4）展示铁路线路实景视频的初始视频帧；（5）更新机车行驶信息：每次展示铁路线路实景视频视频帧之前从机车行驶实时信息源获取最新的行驶信息，若获取到终止信号则停止运行，否则执行第（6）步；（6）在行驶后导出的全程记录中查询当前视频播放位置的机车行驶速度；（7）利用铁路线路实景视频行驶速度和机车行驶实时信息源行驶速度估算当前播放帧率：记步骤（6）查询到的视频中机车速度为v，已知机车行驶信息源给出的当前行驶速度为V，比值V/v即视频应当加速播放的倍数，假设视频本身的帧率为r，则此时估算出的播放帧率为R0=V/vr；（8）更新里程误差e：每次得到下一视频帧后，估算下一视频帧对应的里程估值m，m=m0+ivr/R0，m0为上一次计算中的里程估值，i为上一次计算中的时间与本次估值时间差；对比当前视频帧的里程估值m和机车行驶实时信息源给定的当前里程M，即可更新里程误差e=m‑M；（9）得到修正后的播放帧率R：R=(1±α)×R0，α为固定帧率的修正比例,正负号的选择取决于里程变化的方向和里程误差e的符号；（10）对比播放帧率R和系统播放视频的刷新速率w，播放下一帧，这里的系统播放视频的刷新速率w可以任意选择；（11）估算下一帧对应的里程：m1=m0+ivr/R0，这里对m使用不同下标以区分两次计算的估值，返回步骤（5）继续执行。...

【技术特征摘要】
1.一种铁路线路实景视频播放同步机车行驶实时信息源方法，其特征在于包括如下步骤：（1）数据获取：针对同一机车的同一次行驶，获取包括铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源；这里，铁路线路实景视频是在机车行驶过程中拍摄的，机车运行后导出的全程记录包含视频中机车的速度、里程等信息；（2）对齐初始位置：将铁路线路实景视频、行驶后导出的全程记录、机车行驶实时信息源这三者的初始位置对齐，使其一致；具体为：（A）在任意位意对机车行驶实时信息源选择为初始位置；（B）根据机车行驶实时信息源初始位置对应的里程M，对照全程记录中各条记录的里程信息，找到对应的那一条记录，若不存在里程完全一致的记录，则选择里程位于机车行驶实时信息源初始里程之后的第一条记录作为全程记录的初始位置，同时将机车行驶实时信息源的初始位置修改为该记录对应的里程；（C）根据全程记录的初始位置，结合人工对视频中的标志物的识别，得到与全程记录初始位置对应的视频时刻，该时刻即为视频的初始位置；（3）设上述三种信号的里程误差为e，对齐的初始值设为e＝0；（4）展示铁路线路实景视频的初始视频帧；（5）更新机车行驶信息：每次展示铁路线路实景视频视频帧之前从机车行驶实时信息源获取最新的行驶信息，若获取到终止信号则停止运行，否则执行第（6）步；（6）在行驶后导出的全程记录中查询当前视频播放位置的机车行驶速度；（7）利用铁路线路实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光伟，
申请(专利权)人：长沙安行机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43