一种铁路沿线安全隐患视频标注、定位与片段关联方法及系统与流程

本发明涉及铁路巡检信息化与视频监控数据处理，尤其涉及一种铁路沿线安全隐患视频标注、定位与片段关联方法及系统。

背景技术：

1、随着我国高速铁路运营里程的快速增长，铁路沿线外部环境安全隐患的排查与治理成为保障铁路运输安全的重要环节。传统的铁路沿线安全隐患巡检主要依赖人工巡视与事后登记：巡检人员携带纸质台账沿线路行走，发现隐患后通过文字描述、手绘示意图或单独拍照等方式记录，返回办公室后再将信息录入系统。这种模式的缺陷在于：第一，隐患发生时刻与记录时刻存在时间差，导致隐患位置、类型与现场状态描述易出现偏差；第二，视频采集与隐患登记分离，巡检人员需事后回看整段视频才能定位隐患片段，单条隐患的复核耗时往往超过3分钟；第三，同一视频文件中可能包含多个隐患事件，传统方式缺乏将多个隐患与同一视频文件进行结构化关联的机制，导致视频资源利用率低、检索困难；第四，在弱网或无网环境下，现场采集的数据无法实时上传，易出现数据丢失或漏记。

2、为解决上述问题，现有技术提出了多种铁路沿线视频监控与隐患管理方案。董学娟（铁路计算机应用，2022年31卷第4期第26-35页，doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2022.04.05）中提出了一种高速铁路基础设施视频大数据应用系统，该系统提供监控视频结构化分析平台，通过视频数据标注实现结构化组织和存储管理，并以智能视频分析的基础设施异常报警及其闭环管理为核心功能。然而，董的方案侧重于后台监控中心的视频结构化分析，未涉及巡检现场通过移动终端同步完成隐患分类与视频片段关联的实时采集机制，也缺乏对同一视频中多个隐患事件的会话级关联管理。

3、中国安全防范产品行业协会于2024年9月30日发布的铁路护路系统，整合了高点视频监控、物联aiot监管、ai识别、路线地图匹配和移动app响应等功能，能够实现对铁路沿线事件的精准定位和快速响应处置。该系统通过ar实景、边缘计算、ai识别技术实现对人、车、路、动物、环境等全要素状态的精准感知与定位，并通过路线地图匹配将事件位置信息与铁路线路地图进行精准匹配。然而，该系统的路线地图匹配功能主要用于确定事件的地理位置，无法进行基于空间位置的快速检索。

4、某公司于2025年9月27日发布的“铁路可视化防洪防灾解决方案”采用增强现实标签标注技术，支持标签的分层分类展示、搜索与定位。但该方案中的标签标注是在已录制的视频画面上进行ar标签叠加，属于事后标注范畴。

5、在通用视频处理领域，欧盟专利ep3306495b1公开了将录制视频与高光时刻和事件标签关联以促进回放服务的方法，但未涉及铁路特定场景下的会话编号管理、批量绑定和状态机机制。obs-timemarker开源项目提供了在obs studio录制视频时给当前时间点打内容标记的功能，但仅为单一时间点标记。海康威视的“标签回放”功能允许在回放录像时记录某一时间点的信息，但属于回放阶段的标签添加。中国发明专利cn112419226a公开了一种铁路外部环境隐患监控系统及方法，包括视频采集模块、实景图像隐患标注模块、卫星影像隐患标注模块等，但其隐患标注依赖于实景图像和卫星影像的事后分析。

6、综上所述，现有技术至少存在以下技术缺陷：

7、1.缺乏在采集现场同步完成隐患分类与隐患发生时刻时间定位的技术手段，导致事后人工回看整段视频效率低下；

8、2.缺乏将同一录制会话中连续出现的多个隐患事件与同一视频文件进行关联管理的机制，导致视频片段检索困难、复核效率低；

9、3.缺乏将隐患标注映射到线路空间位置的算法，无法按位置快速检索隐患

10、4.缺乏对录制过程中因误切页面、摄像头异常或网络中断等异常情况的防护机制，导致标注数据易丢失。

11、因此，亟需一种能够在铁路沿线巡视视频采集过程中实现隐患同步分类、时间定位、空间映射与片段关联的完整技术方案。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种铁路沿线安全隐患视频标注、定位与片段关联方法及系统，旨在如何在铁路沿线巡视视频采集现场同步完成隐患分类与隐患发生时刻的时间定位，避免事后人工回看整段视频和人工抄录登记，从而显著提升巡检效率并降低漏记率；如何将同一录制会话中连续出现的多个隐患事件与同一视频文件进行关联管理并保持会话一致性，使得同一视频文件可关联多个隐患事件且各事件具备独立的时间轴定位，从而提高视频资源的结构化程度与检索复核效率；如何将隐患标注映射到线路空间位置，实现基于空间位置的快速检索与可视化展示，便于管理人员按线路区间进行隐患分布分析；如何防止录制过程中因误切页面、摄像头异常或网络中断等情况导致的标注数据丢失，保证弱网环境下仍可连续作业，并在网络恢复后完成数据同步。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种铁路沿线安全隐患视频标注、定位与片段关联方法，包括如下步骤：

4、s1、建立视频录制会话：响应录制触发操作，建立视频录制会话，生成用于唯一标识该视频录制会话的会话编号，并记录录制开始时间；

5、当未处于录制状态而接收到针对预设隐患类型的触发操作时，由该预设隐患类型的触发操作直接触发启动短视频采集并建立所述视频录制会话。步骤s1通过会话管理模块生成并维护会话编号，使同一视频录制会话中生成的多个标注对象携带相同的会话编号，从而保证后续批量绑定时能够准确识别属于同一会话的全部标注对象。会话编号的生产各式为session-毫秒级时间戳-随机数，，其中时间戳取毫秒级date.now()，随机数取本地随机序列并转为短字符串，通过时间戳与随机数的双重机制降低编号碰撞概率；标注标识的生成格式为marker-毫秒级时间戳-随机数，写入前若检测到已存在同名标注标识，则重新生成一次，确保全局唯一性。

6、s2、生成标注对象

7、在录制过程中响应针对预设隐患类型的触发操作，获取当前时刻，计算所述当前时刻与所述录制开始时间的相对毫秒时间，生成与所触发隐患类型对应的标注对象。所述标注对象至少包括标注标识、隐患类型、相对毫秒时间、记录人、线路起终点、会话编号、视频路径字段、片段起止毫秒、状态字段和线路位置比例。所述相对毫秒时间的计算公式为：

8、elapsedms = now - recordingstartat，

9、其中now为触发操作发生时刻的毫秒级时间戳，recordingstartat为步骤s1中记录的录制开始时间。所述相对毫秒时间为标注与视频时间轴对齐提供了毫秒级基准，使得后续视频片段定位具备精确的时间坐标。

10、根据所述相对毫秒时间确定该标注对象对应的视频片段的片段起止毫秒：对于录制过程中人工触发生成的标注对象，片段起始毫秒为max(0, elapsedms - 5000)，片段结束毫秒为elapsedms + 5000，用于覆盖隐患发生前后各5秒；对于由预设隐患类型触发短视频采集而自动创建的首个标注对象，片段起始毫秒为0，片段结束毫秒为elapsedms +5000。录制时长定时器以500ms刷新界面显示，但片段起止值按毫秒级时间戳计算，保证界面刷新频率不影响标注精度。同一视频录制会话中生成的多个标注对象携带相同的所述会话编号，实现多隐患事件与会话的统一关联。

11、s3、批量绑定视频路径

12、停止录制并获得视频文件的视频路径后，遍历标注列表，筛选出会话编号等于当前视频录制会话的会话编号且视频路径字段为空的标注对象，向筛选出的各标注对象批量写入所述视频路径，并将其状态字段更新为可回放状态，之后进行持久化存储。

13、所述批量绑定逻辑的核心在于：停止录制后仅选择sessionid等于当前会话且videopath为空的标注作为未关联标注，对这些记录写入同一videopath并置为ready；已有videopath的历史标注不被覆盖，其他会话的标注不参与绑定，从而保证同一视频会话内多个隐患的批量关联，同时避免跨会话误绑和历史数据覆盖。持久化存储将标注对象数组持久化到本地键lcoas:video-markers，最多保留最近30条记录，并按相同字段结构同步至后台数据库；页面重新进入时读取本地标注对象数组，并选取最新一条作为默认详情；若本地数据格式异常，则清空该本地存储键，避免错误记录影响后续采集。

14、s4、定位与片段回放

15、按照各标注对象的线路位置比例在线路轨迹上绘制标注点；响应针对标注点的选择操作，读取对应标注对象的视频路径和片段起止毫秒，定位到所述视频文件中的对应视频片段并进行回放。所述线路位置比例通过区间比例映射算法确定：获取区间起点里程startmileage、区间终点里程endmileage和标注里程markermileage，线路位置比例的计算公式：

16、positionpercent = clamp((markermileage - startmileage) / (endmileage- startmileage) × 100, 0, 100)，

17、其中clamp函数将计算结果限制在[0, 100]区间内；以“kx+y”形式表示的公里标先转换为x × 1000 + y米的米制里程后参与计算。当无可靠里程时，按照标注对象的生成顺序在8%至92%之间生成临时展示比例，确保界面仍可表达标注顺序，待获取精确里程后重新计算。响应回放操作时，选择当前选中的标注对象或者最近一条视频路径字段非空的标注对象打开视频控件，自对应的片段起始毫秒开始播放，并在播放进度达到片段结束毫秒时自动暂停，从而只复核与隐患有关的片段。

18、此外，本方法还包括界面锁定步骤：

19、开始录制时，录制组件向父页面发送busy-change=true消息，父页面在当前页签为视频记录页签且忙碌状态为真时拒绝切换页签并提示“请先结束当前视频记录”；

20、录制结束、录制失败或录制状态复位时发送busy-change=false。该界面锁定仅限制页签切换，不阻断在录制过程中继续触发预设隐患类型以追加标注对象，从而在防止误操作的同时保证隐患记录的连续性。

21、第二方面，本发明提供一种铁路沿线安全隐患视频标注、定位与片段关联系统，包括如下模块：

22、视频采集模块，用于响应录制触发操作建立视频录制会话、记录录制开始时间，并调用终端摄像头生成临时视频文件；

23、隐患类型触发模块，用于提供预设隐患类型的触发入口并输出所触发的隐患类型，当未处于录制状态时，所述预设隐患类型的触发操作直接触发所述视频采集模块启动短视频采集；

24、标注事件生成模块，用于在录制过程中响应隐患类型的触发，获取当前时刻并计算与录制开始时间的相对毫秒时间，生成标注对象，并根据所述相对毫秒时间确定片段起止毫秒；

25、会话管理模块，用于生成并维护会话编号，使同一会话中多个标注对象携带相同的会话编号；

26、定位与线路映射模块，用于获取定位信息，并将标注对象对应的里程按区间比例映射为线路位置比例；

27、标注状态机模块，用于管理标注对象的状态字段在采集状态、待文件状态和可回放状态之间的转换；

28、存储模块，用于在停止录制并获得视频路径后，筛选出会话编号等于当前会话且视频路径字段为空的标注对象，批量写入视频路径并更新为可回放状态，以及将标注对象持久化存储；

29、检索回放模块，用于按照各标注对象的线路位置比例在线路轨迹上绘制标注点，并根据所选标注对象的视频路径和片段起止毫秒定位并回放对应的视频片段；

30、界面锁定模块，用于在录制或停止处理过程中锁定页签切换。

31、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

32、1.在本发明中，通过隐患按钮触发双模式机制，巡检人员一键点击即完成隐患类型、发生时刻、线路位置与记录人的完整登记。当处于录制状态时即时创建标注，未处于录制状态时由隐患按钮触发短视频采集并自动创建首个标注。该机制将传统的整段连续录制和事后人工登记转变为边录边标的同步模式，结合相对毫秒时间计算与片段边界算法，单条隐患完整记录平均耗时大大压缩，显著减少事后回看整段视频与人工抄录的工作量。以recordingstartat为基准，通过elapsedms = now - recordingstartat建立标注与视频时间轴的毫秒级对齐关系，使每个隐患事件都具备精确到毫秒级的时间坐标，无需事后人工检索。

33、2.在本发明中，通过会话编号与相对毫秒时间的关联机制，同一视频可关联多个隐患事件且保持会话一致性。会话管理模块生成sessionid并保证同一段录制中的多个标注使用同一会话编号，批量绑定逻辑在停止录制后仅选择sessionid等于当前会话且videopath为空的标注批量写入视频路径，已有videopath的历史标注不被覆盖，其他会话的标注不参与绑定。这机制使同一视频文件可结构化关联多个隐患片段，每个片段具备独立的clipstartms和clipendms，在检索回放时可直接定位到对应片段而非整段视频，极大提高检索、复核和移交效率。

34、3.本发明通过区间比例映射算法将隐患标注投射到线路轨迹。算法positionpercent = clamp((markermileage - startmileage) / (endmileage -startmileage) × 100, 0, 100)将铁路特有的公里标（kx+y）转换为米制里程后，计算隐患在线路区间中的相对位置比例，在线路轨迹上绘制标注点，便于按位置检索，实现基于空间位置的隐患管理。当无可靠里程时，系统采用当前标注序号生成8%至92%之间的临时展示比例，确保界面仍可表达标注顺序，待获取精确里程后重算，兼顾了可靠性与用户体验。

35、4.本发明的标注状态机与采集窗口定时器保证标注先于视频文件返回时隐患事件仍被完整保留。人工标注生成后进入collecting状态，同时启动5秒采集窗口定时器；定时器到期时若仍未取得videopath，则状态转为waiting_file，使标注先于视频文件返回时仍能保留隐患事件。若摄像头失败或用户取消录制，已生成但无视频的标注保持waiting_file，以便后续补传或人工处理，解决了视频文件异步返回与标注即时生成之间的时间差问题，确保隐患事件零丢失。

36、5.本发明的录制状态锁定降低误切页面导致的数据丢失风险。录制开始时组件向父页面发送busy-change=true，父页面在当前页签为视频记录且recordbusy为真时拒绝切换页签并提示“请先结束当前视频记录”；该锁定只限制页签切换，不阻断隐患按钮继续追加标注。该机制在防止巡检人员误触页签导致录制中断的同时，保证了隐患记录的连续性。

37、6.本发明的本地持久化机制保证弱网环境下仍可连续作业。每次新增标注、状态转换或批量绑定后，存储模块均将标注数组持久化到本地键lcoas:video-markers，最多保留最近30条记录，后续可按相同字段同步至后台数据库。本地持久化使系统在断网30分钟内的全部新增标注得以保留，网络恢复后成功同步后台，确保弱网环境下的连续作业能力。