CN110019060B - 一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法与装置，首先选取一段机车运行记录文件，根据运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态的出现时刻及持续时间；然后通过采集机车视频文件中的图像，根据差分图像的像素值与设定阈值的大小判定机车的运行状态和持续时间；然后经过逐一匹配和比对，找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态及持续时间，从而实现机车视频文件和运行记录文件的同步。本发明不需要额外的硬件设备，仅通过机车安装的现有设备就能够实现机车视频文件和运行记录文件的同步，不增加经济成本的基础上，实现同步的效率高、便于实现产业化。

Description

一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法与装置

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法与装置。

背景技术

机车视频文件是通过在机车安装视频监控装置而形成的一种文件，它全程记录机车的运行路况等信息。而运行记录文件是列车运行监控装置形成的一种文件，能准确地记录列车运行状况等信息。但是在实际情况下，二者记录的信息在时间上总是存在一些偏差，为了快速检索视频中机车的运行状态等信息，提高分析视频的效率，我们需要将机车视频文件与运行记录文件同步起来。传统的方法是通过人工匹配，先标记出某个时间点的运行记录内容，再通过手动翻看视频中的信息，并进行逐一匹配，这样不仅耗费大量的人力，而且需要花费大量的时间。鉴于这种问题我们提出了一种利用图像处理技术的方法来实现二者的同步，不但可以实现视频的快速检索，而且在不增加成本的基础上提高检测效率。

现有技术中，公布号为105843884的中国专利提供了“一种基于LKJ及其音视频同步智能检索分析方法”，该方法需要建立数据库，关联检索出的全程记录文件的时间和音视频文件，通过LKJ文件调阅安全作业环节项点机车音视频，该方法不足之处在于需要安装大量的硬件服务器和客户端，额外增加了经济成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法与装置，用于解决现有技术同步机车视频文件与运行记录文件时效率低下及硬件成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，包括以下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间；

2)采集机车视频文件中连续设定帧数的图像，根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间，机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种；

3)将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止，按照所述匹配的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述采集机车视频文件中图像所在的时间段包含所述选取一段机车运行记录文件所在的时间段。

方法方案三，在方法方案一的基础上，步骤2)所述根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间包括以下子步骤：

求相邻帧图像之间的差分图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值；根据比较所述像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻，继续采集机车视频文件中连续设定帧数的图像并判定机车的运行状态，确定机车所在运行状态的持续时间。

方法方案四，在方法方案一的基础上，当机车的运行状态只包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值小于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

方法方案五，在方法方案一的基础上，当机车的运行状态包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

将所述连续设定帧数的图像按照先后顺序分别前部分和后部分，计算前部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第一平均值，计算后部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第二平均值；当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值也大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值也小于设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

方法方案六，在方法方案五的基础上，当机车的运行状态还包括进站状态、出站状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值小于所述设定阈值时，判断机车的运行状态为进站状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值大于所述设定阈值时，判断为机车的运行状态为出站状态。

方法方案七、八、九、十、十一、十二，分别在方法方案一、二、三、四、五、六的基础上，还包括对采集机车视频文件中连续设定帧数的图像进行灰度处理、中值滤波处理的步骤。

方法方案十三、十四、十五、十六、十七、十八，分别在方法方案七、八、九、十、十一、十二的基础上，还包括对所述差分图像进行二值化处理及数学形态学滤波的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，包括以下装置方案：

装置方案一，包括视频采集模块、机车视频文件中机车运行状态检测模块、运行记录文件机车运行状态检测模块、匹配模块、同步模块；

其中，视频采集模块用于采集机车视频文件中连续设定帧数的图像；机车视频文件中机车运行状态检测模块用于根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间，机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种；

运行记录文件机车运行状态检测模块用于选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间；

匹配模块用于将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止；同步模块用于按照所述匹配的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

装置方案二，在装置方案一的基础上，所述采集机车视频文件中图像所在的时间段包含所述选取一段机车运行记录文件所在的时间段。

装置方案三，在装置方案一的基础上，所述根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间包括以下子步骤：

求相邻帧图像之间的差分图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值；根据比较所述像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻，继续采集机车视频文件中连续设定帧数的图像并判定机车的运行状态，确定机车所在运行状态的持续时间。

装置方案四，在装置方案一的基础上，当机车的运行状态只包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值小于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

装置方案五，在装置方案一的基础上，当机车的运行状态包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

将所述连续设定帧数的图像按照先后顺序分别前部分和后部分，计算前部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第一平均值，计算后部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第二平均值；当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值也大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值也小于设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

装置方案六，在装置方案五的基础上，当机车的运行状态还包括进站状态、出站状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值小于所述设定阈值时，判断机车的运行状态为进站状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值大于所述设定阈值时，判断为机车的运行状态为出站状态。

装置方案七、八、九、十、十一、十二，分别在装置方案一、二、三、四、五、六的基础上，还包括对采集机车视频文件中连续设定帧数的图像进行灰度处理、中值滤波处理的步骤。

装置方案十三、十四、十五、十六、十七、十八，分别在装置方案七、八、九、十、十一、十二的基础上，还包括对所述差分图像进行二值化处理及数学形态学滤波的步骤。

本发明的有益效果是：

本发明首先通过采集机车视频文件中连续设定帧数的图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值，并与设定阈值比较，判定机车的运行状态及其出现时刻和持续时间；根据运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间；然后经过逐一匹配和比对，找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态，从而实现机车视频文件和运行记录文件的同步。本发明不需要额外的硬件设备，仅通过机车安装的现有设备(摄像头和微处理器)就能够实现机车视频文件和运行记录文件的同步，不增加经济成本的基础上，实现同步的效率高、便于实现产业化。

本发明通过图像处理的方式实现两个文件得到同步，在不增加装置的成本的基础上大大降低了计算机内存消耗，同时也大大提高了视频文件的准确率，更方便仅通过视频文件，就可以了解机车的在各个时刻的运行状况以及机车乘务员的操作是否规范。

本发明通过比较两种机车运行状态匹配机车视频文件与运行记录文件，即通过在机车视频文件中查找机车的正在运行状态和持续时间，以及机车的停止状态和持续时间，用来匹配运行记录文件中机车的相应的正在运行状态和停止状态分别出现的时刻和持续时间。

进一步的，可将查找的机车运行状态增加到四个状态，分别为正在运行状态、停止状态、进站状态和出站状态，根据四种机车的运行状态匹配运行记录文件中相应的机车运行状态，增加机车视频文件与运行记录文件同步的准确度。

附图说明

图1是本发明机车视频文件与运行记录文件同步方法的流程图；

图2是本发明机车视频文件中机车的运行状态判定流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例一：

本发明的一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，首先选取一段机车运行记录文件，通过运行记录文件中机车的速度判断机车运行状态及其持续时间，再选取一段机车视频文件(该段机车视频文件的选取时间段包含机车运行记录文件的选取时间段)，通过对机车视频文件中的图像进行处理，获取机车运行状态及其持续时间，最后比对两种文件中确定机车运行状态，确定两种文件中相对应的机车运行状态，根据这种确定的运行状态的出现时刻同步两种文件的方法。具体的，包括以下步骤：

选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间。采集机车视频文件中连续设定帧数的图像，采集机车视频文件中图像所在的时间段包含选取一段机车运行记录文件所在的时间段。然后，求相邻帧图像之间的差分图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值；根据比较所述像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻，继续采集机车视频文件中连续设定帧数的图像并判定机车的运行状态，确定机车所在运行状态的持续时间。机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种。

将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止，按照所述匹配的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

本发明首先通过采集机车视频文件中连续设定帧数的图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值，并与设定阈值比较，判定机车的运行状态和持续时间；根据运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态的出现时刻及持续时间；然后经过注意匹配和比对，找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态，从而实现机车视频文件和运行记录文件的同步。本发明不需要额外的硬件设备，仅通过机车安装的现有设备(摄像头和微处理器)就能够实现机车视频文件和运行记录文件的同步，不增加经济成本的基础上，实现同步的效率高、便于实现产业化。

在确定机车的停止状态、正在运行状态，可以采用以下任意一种方法：

第一种方法是：当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值小于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

第二种方法是：将连续设定帧数的图像按照先后顺序分别前部分和后部分，计算前部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第一平均值，计算后部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第二平均值；当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值也大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值也小于设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

本发明通过比较两种机车运行状态匹配机车视频文件与运行记录文件，即通过在机车视频文件中查找机车的正在运行状态和持续时间，以及机车的停止状态和持续时间，用来匹配运行记录文件中机车的相应的正在运行状态和停止状态，用于根据已经匹配好的运行状态的出现时刻对上述两种文件进行同步。

进一步的，可将查找的机车运行状态增加到四个状态，分别为正在运行状态、停止状态、进站状态和出站状态，在判断正在运行状态、停止状态的第二种方法基础上：当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值小于所述设定阈值时，判断机车的运行状态为进站状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值大于所述设定阈值时，判断为机车的运行状态为出站状态。根据这四种机车的运行状态匹配运行记录文件中相应的机车运行状态，增加机车视频文件与运行记录文件同步的准确度。

为了在保证图像信息完整性的基础上减少噪声干扰，本发明在求相邻帧图像之间的差分图像前，还包括对采集机车视频文件中连续设定帧数的图像进行灰度处理、中值滤波处理的过程。

另外，为了抑制光照或天气变化造成的干扰，在计算相邻帧之间差分图像的像素值前，还包括对所述差分图像进行二值化处理及数学形态学滤波的步骤。

基于上述同步方法，本发明还提出了一种机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，如图2所示，视频采集模块、机车视频文件中机车运行状态检测模块、运行记录文件机车运行状态检测模块、匹配模块、同步模块。

其中，视频采集模块用于采集机车视频文件中连续设定帧数的图像；机车视频文件中机车运行状态检测模块用于根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间，机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种。

运行记录文件机车运行状态检测模块用于选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间。

匹配模块用于将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止；同步模块用于按照所述匹配的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

上述实施例中所指的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，实际上是基于本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，可以应用到计算机中，上述装置即为与方法流程相对应的处理进程。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。

实施例二：

本实施例的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，如图1所示，具体过程如下：

1、利用摄像头采集视频。

利用摄像头对机车运行路况、机车驾驶室内的情况进行实时地采集，为提高检测的准确率，每采集11帧图像进行一次检测，本实施例中需要进行多次检测得到机车相应状态信息的出现时刻及持续时间。

2、对采集的图像进行预处理。

受机车内环境的影响以窗外环境的影响，需对采集到的每帧图像进行一些预处理，通过采用灰度化处理来减少图像的数据量，使其由三通道图像变成单通道图像，进而可以减少计算量。采用中值滤波的方法对一帧图像某一邻域中的每个像素进行排序，然后再选择一个中间值来代替邻域周围的像素，在保证图像信息完整性的基础上减少椒盐等噪声的干扰。

3、求差分图像并进行二值化。

对采集的11帧图像，相邻图像之间求差可以得到10帧差分图像。之所以采用相邻图像间求差分的方法，是因为该方法不仅对运动物体比较敏感，能够根据差分图像的像素值判断运动物理的运动情况，并且由于相邻间图像间隔比较短，当动态背景发生变化时，对差分图像的影响会很小，也可以抑制光照或天气变化造成的干扰。差分图像进行二值化，如果差分图像的亮度大于阈值T时，则判断该像素点为前景像素点，如果小于阈值T则判定该像素点为背景像素点。

4、数学形态学滤波。

由于差分图像二值化处理后，仍能清晰的看到机车运行时路两边的树木，电线杆等留下的大量斑点或线条状噪声，因此需要对二值化后的图像进行一些数学形态学的滤波。本方法中采用腐蚀的操作，可以用来消除小的斑点造成的干扰。

5、判断视频中机车的运行状态。

计算5帧图像的均值作为最终判断的标准，这样可在保证计算速度的前提下提高检测的准确率，通过求平均值可以充分利用整张图像的信息，减少因局部干扰而造成的影响。

根据前五帧平均值T1和后5帧的平均值T2并与设定的阈值R1来比较，进而可以判断视频中机车的运行状态。当T1>R1且T2<R1时，判断为机车处于进站状态；T1<R1且T2>R1，判断为机车处于出站状态；T1>R1且T2>R1，判断为机车处于正在运行状态；T1<R1且T2<R1，判断为机车处于停止状态；并标记出现某种状态的时刻以及持续的时间。

6、对机车视频中的机车的运行状态与运行记录文件中的机车运行状态进行匹配。

读取运行记录文件中，在某段时间内机车的速度信息，通过分析速度信息，判断出机车的运行状态(如从某个时刻起，机车进站用了2分钟，停止了10分钟，然后机车运行了30分钟等)，检测该时间段前后，和该时间段内的视频，标记出机车大约在什么时候开始运行，什么时候停止，停了多久，然后又运行了多久以及其他的运行状态信息。将从运行记录中标记的信息和视频中的状态信息进行逐一匹配，直到找到与运行记录匹配度最高的时刻为止，并记录下机车视频中出现的时刻。

7、将机车视频中的机车中的运行状态与运行记录文件中记录的信息进行同步。

当匹配度最高的时时候，记录下的视频中的时间，然后与运行记录中标记的时刻进行分析，计算出二者的差值。根据这个时间差值来调节视频的信息，使其运行记录的内容相对应，最终能够实现机车视频内容与运行记录的内容的同步。

本实施例机车视频文件和运行记录自动同步的方法是通过图像处理技术对机车视频文件的内容和运行记录文件中的提示信息进行同步，首先需采集视频，然后利用高斯建模的方法或利用帧差法对视频中机车的状态进行分析，本文采用改进的帧差法的方法，这样不仅可以解决这样高斯背景建模算法复杂，计算量大，不便于实时处理的问题，而且通过对比前5帧的均值与后5帧的均值来判断是否有关键事件发生，相比帧差法而言，可以大大地提高检测的准确率。对某时间段内机车视频中检测到的机车状态信息进行标记，同时对该段时间内运行记录文件记录机车状态信息进行标定，对两者标记的信息进行匹配。如果二者的信息能够匹配到，则计算出二者的时间差调节视频的时间，若不能匹配到，则选择下一个时间段进行匹配，并修正二者的误差，使视频文件和运行记录文件达到同步。

基于上述方法，本发明还提出了一种机车视频文件和运行记录文件的同步装置，如图2所示，包括视频采集模块、检测机车运行状态模块、对机车视频中的运行状态与运行记录文件的运行状态匹配的模块、读取运行记录文件中运行状态信息的模块、机车视频文件和运行记录文件进行同步模块。

其中，各个模块的具体实现过程如下：

视频采集模块：利用摄像头实时地采集机车前方路况等信息。

判断机车视频中机车运行状态的模块主要对采集的视频利用图像处理的技术进行分析。首先对采集的视频进行灰度化、中值滤波等图像预处理，不仅可以提高计算速度，而且可以平滑背景噪声的干扰。然后利用改进的帧差法来判断当前机车视频中机车是在进站、停车等状态，并标记出各运行状态出现的时刻和持续的时间。

读取运行记录文件中信息模块，该模块主要是读取运行记录文件的信息并转换成便于分析的数据，由于运行记录中仅仅记录了当前机车速度的信息，如果对每个时间点的速度信息进行匹配，会花费大量的时间且比较麻烦，所以需通过统计的方法把它转换成一系列便于分析观察的数据(如通过分析速度大小将信息转换成从某个时间点开始，机车进站2分钟，停止15分钟，启动3分钟，运行30分钟等)。每次读取的信息需至少记录了机车3个运行状态，如果太少则容易出现误匹配，太多又影响文件同步的速度。

机车视频文件与运行记录文件匹配模块，其实该模块比较简单就是将视频中标记出的机车运行状态与从运行记录文件中读取的运行状态信息利用一些数学的方法进行匹配。在匹配的时候，是将运行记录中某一段时间内的信息进行统计，并将统计的结果和与其对应的时间段前后以及该时间段内对应视频中机车的运行状态信息进行匹配，如果没有则选择下一个时间段进行匹配，直到找到与运行记录内容相应的信息。

视频文件和运行记录文件同步模块用于根据从视频文件中检测出的机车运行状态信息与运行记录文件中记录的运行状态信息进行同步。从运行记录内容中标记出以某个时间点开始机车在某段时间内的机车运行状态是什么，与此同时要标记出根据数学方法匹配到视频中和它对应状态信息的开始时刻，然后计算出两个时刻的时间差，最后利用找到的时间差对机车视频文件和运行记录文件进行同步。

在进行机车视频文件与运行记录文件进行同步的时候，我们可以选择多个时间段进行先进行匹配，然后选择与运行记录中机车状态信息匹配度最高，且与运行记录中标记的开始时间点误差最小的那个时间段来修正机车视频的时间，使其与运行记录内容进行同步。

本发明首先在机车上安装摄像头，并对机车的运行路况进行实时地采集，然后对采集到的图像进行一些预处理以减少背景噪声的干扰；并利用图像处理技术来判断当前机车的运行状态(机车的运行、停止等)进行标定。与此同时，要对运行记录文件的内容进行分析统计出机车的运行状态，并对2个文件的内容进行逐一匹配，通过调节二者之间的时间差，从而可以达到机车视频文件和运行记录文件的同步。本发明通过图像处理技术实现两个文件的同步，也大大提高了检索视频的速度，更方便我们对机车视频和运行记录文件进行分析，也便于机务对这些数据进行整合，交换和统计分析，为机车运用安全，全面分析问题提供很好的平台。

本发明的机车视频文件和运行记录文件同步的方法，相较于现有的手工对机车视频文件和运行记录文件同步的方法，只需通过软件便可以实现两者的自动同步，在不增加装置的成本的基础上大大提高了效率，更有利于观察分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间；

2）采集机车视频文件中连续设定帧数的图像，根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间，机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种；

3）将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止，按照所述匹配的机车的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

2.根据权利要求1所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，所述采集机车视频文件中图像所在的时间段包含所述选取一段机车运行记录文件所在的时间段。

3.根据权利要求1所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，步骤2）所述根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间包括以下子步骤：

求相邻帧图像之间的差分图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值；根据比较所述像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻，继续采集机车视频文件中连续设定帧数的图像并判定机车的运行状态，确定机车所在运行状态的持续时间。

4.根据权利要求1所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，当机车的运行状态只包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值小于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

5.根据权利要求1所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，当机车的运行状态包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

将所述连续设定帧数的图像按照先后顺序分为前部分和后部分，计算前部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第一平均值，计算后部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第二平均值；当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值也大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值也小于设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

6.根据权利要求5所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，当机车的运行状态还包括进站状态、出站状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值小于所述设定阈值时，判断机车的运行状态为进站状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值大于所述设定阈值时，判断为机车的运行状态为出站状态。

7.根据权利要求1-6任一项所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，还包括对采集机车视频文件中连续设定帧数的图像进行灰度处理、中值滤波处理的步骤。

8.根据权利要求7所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步方法，其特征在于，还包括对所述差分图像进行二值化处理及数学形态学滤波的步骤。

9.一种机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，包括视频采集模块、机车视频文件中机车运行状态检测模块、运行记录文件机车运行状态检测模块、匹配模块、同步模块；

其中，视频采集模块用于采集机车视频文件中连续设定帧数的图像；机车视频文件中机车运行状态检测模块用于根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间，机车的运行状态至少包括停止状态、正在运行状态、进站状态和出站状态中的两种；

运行记录文件机车运行状态检测模块用于选取一段机车运行记录文件，根据该运行记录文件中的机车速度信息，判断机车的运行状态及其出现时刻及持续时间；

匹配模块用于将运行记录文件确定的机车的运行状态及持续时间与机车视频文件确定的机车的运行状态及持续时间进行逐一匹配，直到查找出机车视频文件中与运行记录文件相匹配的机车的运行状态为止；同步模块用于按照所述匹配的机车的运行状态的出现时刻同步机车视频文件与运行记录文件。

10.根据权利要求9所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，所述采集机车视频文件中图像所在的时间段包含所述选取一段机车运行记录文件所在的时间段。

11.根据权利要求9所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，所述根据差分图像的像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻及持续时间包括以下子步骤：

求相邻帧图像之间的差分图像，计算相邻帧之间差分图像的像素值；根据比较所述像素值与设定阈值的大小，判定机车的运行状态，确定机车的运行状态的出现时刻，继续采集机车视频文件中连续设定帧数的图像并判定机车的运行状态，确定机车所在运行状态的持续时间。

12.根据权利要求9所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，当机车的运行状态只包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当计算相邻帧之间差分图像的像素值的平均值小于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

13.根据权利要求9所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，当机车的运行状态包括停止状态、正在运行状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

将所述连续设定帧数的图像按照先后顺序分为前部分和后部分，计算前部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第一平均值，计算后部分图像相邻帧之间差分图像的像素值的平均值，得到第二平均值；当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值也大于所述设定阈值时，判定机车的运行状态为正在运行状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值也小于设定阈值时，判定机车的运行状态为停止状态。

14.根据权利要求13所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，当机车的运行状态还包括进站状态、出站状态时，通过以下步骤判定机车的运行状态：

当第一平均值大于所述设定阈值、第二平均值小于所述设定阈值时，判断机车的运行状态为进站状态，当第一平均值小于所述设定阈值、第二平均值大于所述设定阈值时，判断为机车的运行状态为出站状态。

15.根据权利要求9-14所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，还包括对采集机车视频文件中连续设定帧数的图像进行灰度处理、中值滤波处理的步骤。

16.根据权利要求15所述的机车视频文件与运行记录文件自动同步装置，其特征在于，还包括对所述差分图像进行二值化处理及数学形态学滤波的步骤。

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