CN111901573A - 一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管*** - Google Patents

一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管*** Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于边缘计算的细颗粒度实时监管***，包括:智能视频监控装置、边缘计算模块、边缘计算节点和云计算中心，智能视频监控装置实时采集监控视频数据，对采集的视频数据进行图像处理，得到处理后的视频流；边缘计算模块对视频流进行预处理、运动目标检测、目标识别和告警处理，并根据时间对视频数据分类存储，将处理后的数据发送给边缘计算节点；边缘计算节点接收多个边缘计算单元发送的数据，并根据智能视频监控装置的数量选择相应的服务器，将接收的数据发送给服务器；云计算中心对边缘计算节点发送的数据进行分析、汇总、监测和统计。该***减少***冗余信息，实现颗粒度精细化的管理，提高了云计算中心的整体性能。

Description

一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***
技术领域
本发明涉及安防技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***。
背景技术
作为加强社会管理的重要举措，城市监控***成为了治安防控和城市管理的重要手段，为公安***调度警力、疏导交通和维持公共秩序给予非常大的帮助，同时在遏制界面犯罪、侦查破案、社会治安管理、保障人民群众生命财产安全、提升城市综合管理水平、创造稳定和谐社会环境等方面发挥了极大的积极作用。一般的现场监控硬件设备，不具备终端集成功能，且不具备数据验证及边缘计算能力。在实际的监管项目中，因为企业对象数量庞大监管项目繁杂，使得云平台在实际项目中经常需要放弃一定的颗粒度要求才能进行实时监管，随着企业对象信息化数据不断增加以及平台端的管理要求越来越精细化，如何解决实时监管中的颗粒度精细化程度是目前需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***，降低***的冗余信息，实现颗粒度精细化的管理。
本发明提供的一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***，包括:智能视频监控装置、边缘计算模块、边缘计算节点和云计算中心，
所述智能视频监控装置用于实时采集监控视频数据，对采集的视频数据进行图像处理，得到处理后的视频流；
所述边缘计算模块用于对处理后的视频流进行预处理、运动目标检测、目标识别和告警处理，并根据时间对视频数据进行分类存储，将处理后的数据进行存储并发送给边缘计算节点；
所述边缘计算节点用于接收和存储多个边缘计算单元发送的数据，并根据智能视频监控装置的数量选择相应的服务器，将接收的数据发送给相应的服务器；
所述云计算中心包括多个服务器，对边缘计算节点发送的数据进行分析、汇总、监测和统计。
可选地，所述边缘计算模块包括视频流预处理单元，所述视频流预处理单元包括帧过滤器，所述帧过滤器将视频流分成多个视频帧序列组。
可选地，所述视频预处理单元还包括视频帧筛选单元，所述视频帧筛选单元用于从视频序列组中提取出所要识别的目标区域。
可选地，所述边缘计算模块还包括视频流分析处理模块，所述视频分析处理模块用于对视频流进行运动目标检测，提取出目标的位置、大小和形状，还用于对视频流进行目标行为分析，从不同场景中识别出所需要的目标。
可选地，所述边缘计算模块还包括分类存储单元，所述分类存储单元用于根据视频流的监控场景和时间进行分类存储。
可选地，所述边缘计算模块还包括细颗粒度时间控制单元，所述细颗粒度时间控制单元用于获取用户查询请求，用户查询请求包含时间要素，根据用户查询请求按时间要素查找从分类存储单元中查找视频数据。
可选地，所述边缘计算模块还包括细颗粒度权限控制单元，所述细颗粒度权限控制单元获取预先设置的用户权限信息，获取当前登录的用户信息及用户登录角色，将登录的用户信息和用户登录角色与预先设置的用户权限信息进行对比，判断登录的用户是否具有操作权限，若用户有操作权限，则允许用户操作；若用户没有操作权限，则向用户发送提醒信息。
可选地，所述操作权限包括查看视频和下载视频。
可选地，所述边缘计算节点包括任务调度模块，所述任务调度模块根据不同的网络环境和边缘计算模块上传的视频流参数，对上传到服务器的任务进行调度分配。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***，通过设置边缘计算模块对边缘设备采集的视频流进行预处理，提高视频分析速度，降低处理和传输时延，保证视频流的实时性。通过边缘计算模块实时分析视频内容，动态调整视频流参数，减少***冗余信息，降低***对存储及传输的需求，设置边缘计算节点对上传的服务器进行选择，具有良好的调度特性，解决了边缘计算节点的资源调度问题，提高了云计算中心的整体性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***的结构示意图，该***包括:智能视频监控装置、边缘计算模块、边缘计算节点和云计算中心，其中，
智能视频监控装置用于实时采集监控视频数据，对采集的视频数据进行图像处理，得到处理后的视频流；
边缘计算模块用于对处理后的视频流进行预处理、运动目标检测、目标识别和告警处理，并根据时间对视频数据进行分类存储，将处理后的数据进行存储并发送给边缘计算节点；
边缘计算节点用于接收和存储多个边缘计算单元发送的数据，并根据智能视频监控装置的数量选择相应的服务器，将接收的数据发送给相应的服务器；
云计算中心包括多个服务器，对边缘计算节点发送的数据进行分析、汇总、监测和统计。
本发明实施例提供的基于边缘计算的细颗粒度实时监控***，通过设置边缘计算模块对边缘设备采集的视频流进行预处理，提高视频分析速度，降低处理和传输时延，保证视频流的实时性。通过边缘计算模块实时分析视频内容，动态调整视频流参数，减少***冗余信息，降低***对存储及传输的需求，设置边缘计算节点对上传的服务器进行选择，具有良好的调度特性，解决了边缘计算节点的资源调度问题，提高了云计算中心的整体性能。
在本实施例中，边缘计算模块包括视频流预处理单元，所述视频流预处理单元包括帧过滤器，所述帧过滤器将视频流分成多个视频帧序列组。视频预处理单元还包括视频帧筛选单元，所述视频帧筛选单元用于从视频序列组中提取出所要识别的目标区域。边缘计算模块将视频流分成多个视频帧序列组，从中准确提取出索要识别的目标，针对不同的智能视频监控制作的视频帧序列组，帧过滤器调用API计算视频流的目标识别数，运行边缘计算模块中的帧过滤算法，根据当前网络状况动态调整上传到边缘计算节点的视频帧数量，将目标识别数较大的视频帧优先上传，在通信带宽不稳定的情况下，边缘计算模块可缓存一定时间内容的视频帧序列组，直到达到的上传标准时，依次传输视频帧序列组。视频帧筛选单元可根据不同的识别策略和不同场景选择识别目标。
边缘计算模块还包括视频流分析处理模块，所述视频分析处理模块用于对视频流进行运动目标检测，提取出目标的位置、大小和形状，还用于对视频流进行目标行为分析，从不同场景中识别出所需要的目标。智能视频监控装置大多位置固定，视频背景变化较少，而且目标运动，因此在目标检测阶段采用基于背景建模的方法，此方法适用于对实时性要求较高的场景，通过分析视频帧的底层图像特征，构建出底层背景模型，同时分割运动前景。再公共混合多高斯背景建模方法提取前景，得到目标的位置、大小、形状等信息，根据视频流帧率的改变动态更新背景模型的刷新率。在目标识别阶段，采用卷积神经网络提取出不同场景下需要识别的目标。
在本实施例中，边缘计算模块还包括分类存储单元，所述分类存储单元用于根据视频流的监控场景和时间进行分类存储。边缘计算模块还包括细颗粒度时间控制单元，所述细颗粒度时间控制单元用于获取用户查询请求，用户查询请求包含时间要素，根据用户查询请求按时间要素查找从分类存储单元中查找视频数据。边缘计算模块通过按照监控场景和时间进行分类存储数据，这样方便后期用户根据时间快速查询。例如，以前未设置边缘计算模块，通过每日上报数据，只能精确到天为单位，在本申请中设置边缘计算模块，按时间分类存储，在本地设备进行监测，可以精确到小时甚至分钟，所以，本实施例实现了监管指标的时间细颗粒度控制，实现了在时间上的精细化管理。
在本实施例中，边缘计算模块还包括细颗粒度权限控制单元，所述细颗粒度权限控制单元获取预先设置的用户权限信息，获取当前登录的用户信息及用户登录角色，将登录的用户信息和用户登录角色与预先设置的用户权限信息进行对比，判断登录的用户是否具有操作权限，若用户有操作权限，则允许用户操作；若用户没有操作权限，则向用户发送提醒信息。操作权限包括查看视频和下载视频。为了实现对用户权限的准确管理，设置细颗粒度权限控制单元，通过对登录用户的信息和用户登录角色进行双重限定，将用户的信息和用户登录角色与预先设置的用户权限信息进行对比判断登录的用户是否具有操作权限，若用户有操作权限，则允许用户操作；若用户没有操作权限，则向用户发送无操作权限的提醒信息。
边缘计算节点包括任务调度模块，所述任务调度模块根据不同的网络环境和边缘计算模块上传的视频流参数，对上传到服务器的任务进行调度分配。边缘计算节点接收边缘计算模块上传的视频帧的队列信息，计算出其作为队列轮转时待处理的任务量，并按降序生成调度表，每完成一个边缘计算模块的上传任务后更新此调度表。按调度表顺依次处理任务队列，针对权值较低但快到截止期的任务，优先调度，保证边缘计算模块的吞吐率和时延。通过设置任务调度模块，可以提高边缘计算节点在大流量情况下对网络带宽的利用率，降低云计算中心计算成本，提高了并发性能。
在另一些应用场景中，基于边缘计算的细颗粒度的实时监管***，还可以包括空气质量检测装置、温湿度检测装置和可燃气体探测装置等其他数据采集装置，空气质量检测装置采集空气质量数据，温湿度检测装置用于采集温湿度数据，可燃气体探测装置用于采集可燃气体的情况，将采集的数据发送给边缘计算模块进行本地计算，再通过边缘计算节点进行资源调度，最后发送给云计算中心存储和处理，实现对空气质量、温湿度和可燃气体探测进行细颗粒度管理。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种基于边缘计算的细颗粒度实时监管***，其特征在于，包括:智能视频监控装置、边缘计算模块、边缘计算节点和云计算中心，
所述智能视频监控装置用于实时采集监控视频数据，对采集的视频数据进行图像处理，得到处理后的视频流；
所述边缘计算模块用于对处理后的视频流进行预处理、运动目标检测、目标识别和告警处理，并根据时间对视频数据进行分类存储，将处理后的数据进行存储并发送给边缘计算节点；
所述边缘计算节点用于接收和存储多个边缘计算单元发送的数据，并根据智能视频监控装置的数量选择相应的服务器，将接收的数据发送给相应的服务器；
所述云计算中心包括多个服务器，对边缘计算节点发送的数据进行分析、汇总、监测和统计。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述边缘计算模块包括视频流预处理单元，所述视频流预处理单元包括帧过滤器，所述帧过滤器将视频流分成多个视频帧序列组。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述视频预处理单元还包括视频帧筛选单元，所述视频帧筛选单元用于从视频序列组中提取出所要识别的目标区域。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述边缘计算模块还包括视频流分析处理模块，所述视频分析处理模块用于对视频流进行运动目标检测，提取出目标的位置、大小和形状，还用于对视频流进行目标行为分析，从不同场景中识别出所需要的目标。
5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述边缘计算模块还包括分类存储单元，所述分类存储单元用于根据视频流的监控场景和时间进行分类存储。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述边缘计算模块还包括细颗粒度时间控制单元，所述细颗粒度时间控制单元用于获取用户查询请求，用户查询请求包含时间要素，根据用户查询请求按时间要素查找从分类存储单元中查找视频数据。
7.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述边缘计算模块还包括细颗粒度权限控制单元，所述细颗粒度权限控制单元获取预先设置的用户权限信息，获取当前登录的用户信息及用户登录角色，将登录的用户信息和用户登录角色与预先设置的用户权限信息进行对比，判断登录的用户是否具有操作权限，若用户有操作权限，则允许用户操作；若用户没有操作权限，则向用户发送提醒信息。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述操作权限包括查看视频和下载视频。
9.如权利要求1-8任一项所述的***，其特征在于，所述边缘计算节点包括任务调度模块，所述任务调度模块根据不同的网络环境和边缘计算模块上传的视频流参数，对上传到服务器的任务进行调度分配。
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