CN113973162A - 边缘计算装置以及边缘计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种边缘计算装置以及边缘计算方法和系统。其中所述边缘计算装置包括：第一网络接口(111)，其能够接收一个数据分组；第二网络接口(112)，其能够输出未处理的数据分组或处理的数据分组；网络分流模块(120)，其与所述第一网络接口(111)耦合，并接收来自所述数据分组；处理模块(140)，其与所述网络分流模块(120)耦合，并对所述数据分组进行处理。

Description

边缘计算装置以及边缘计算方法和系统

技术领域

本发明涉及一种特别地用于摄像头的边缘计算装置以及边缘计算方法和系统。

背景技术

随着城市的发展和智能城市管理的需求日益增加，相比于在服务器机房或者网络视频录像机NVR(Network Video Record)上配置图像处理算法或者软件，人们越来越倾向于提升在布置有各个摄像头的地点的对图像进行边缘计算的能力。这是因为，基于边缘计算的图像处理能带来更灵活的安装和配置、更简单的维护、更短的延时等优势。

从安装的角度上来看具备边缘计算的图像处理能力尤其对一些预设的场景，例如在十字路口设置的用于车联网(Car2X)的交通摄像头、设有点人数/行为分析功能的安全监视摄像头、基于红绿灯调节的交通摄像头等尤其有利。

若为了实现智能城市的发展，可能需要将现有的传统摄像头更换为智能摄像头(这些智能摄像头配备有具有图像处理计算能力的DSP、GPU或CPU；再或者为后端的服务器机房配置图像处理软件，再将处理后的图像返回给摄像头所在的地点。这两种配置方式都会造成较大的浪费或者对网络传输的高要求。

发明内容

有鉴于此，本发明首先提出了一种边缘计算装置。该边缘计算装置包括：第一网络接口，其能够接收一个数据分组；第二网络接口，其能够输出未处理的数据分组或处理的数据分组；网络分流模块，其与所述第一网络接口耦合，并接收所述数据分组；处理模块，其与所述网络分流模块耦合，并对所述数据分组进行处理。

该边缘计算装置通过网络分流模块在不影响原始数据传输的情况下在边缘侧通过处理模块对数据分组进行定制化的处理，并将处理后的数据用于边缘侧的数据分享、执行机构控制等。此外，当第二网络接口输出处理的数据分组时，在边缘测处理的数据可以直接输入到终端进行显示或者进行进一步的处理。

耦合在本发明中指任何形式的连接、通讯、信息和/或数据传输等。包括但不限于无线通信、有线通信、载电的有线数据传输等。

数据分组可以是任何形式的数据、信息、信号等。

数据采集装置可以是摄像头、收音设备、手写输入设备等数据采集装置。

根据一种有利的实施方式，所述第一网络接口与所述第二网络接口耦合。由此可以确保在第一网络接口与第二网络接口之间的数据不受任何影响的进行传输。而网络分流模块的特性也进一步确保了其相对于网络本身是“透明的”。

根据一种有利的实施方式，所述处理模块与所述第二网络接口耦合。由此可以将处理的数据通过第二网络接口输出。

根据一种有利的实施方式，其中所述处理模块设有有线或无线的数据输出端口。

根据一种有利的实施方式，所述处理模块与一个无线网络通信模块耦合。由此，可以通过该无线网络通信模块向移动设备、车辆等信息接收终端发送经处理过的数据、信息或者向执行机构发送可执行指令等。

根据一种有利的实施方式，所述处理模块与一个执行机构耦合，并能够向所述执行机构发出执行指令。由此，处理模块也可以通过例如有线的方式直接向执行机构发送可执行指令。

根据一种有利的实施方式，所述处理模块中预设有至少一种可执行的数据处理程序。该数据处理程序可以通过预装的方式预设于所述处理模块中，也可以通过推送的方式在后期进行更新或者安装。

根据一种有利的实施方式，所述数据采集装置为摄像头，所述网络接口为以太网接口。通过依据本发明的边缘计算装置，能够将传统摄像头以较低的成本升级为智能网络摄像头。

本发明还提出了一种边缘计算系统，其包括：依据上述各个实施方式中任意一项所述的边缘计算装置，其中，所述边缘计算装置与所述至少一个数据采集装置耦合；以及边缘计算装置与一个数据转接装置或数据处理终端耦合。优选的所述边缘计算装置与至少一个执行机构耦合。

当该边缘计算系统包括多个边缘计算装置时，优选的是边缘计算装置与一个数据转接装置连接，例如与一个路由器连接，然后在于数据处理终端连接。当然，该边缘计算装置可以直接与数据处理终端耦合。在此，数据处理终端可以是计算机、服务器、手机、大型数据处理中心、工业电脑等。

本发明还提出了一种计算装置方法，包括:

通过一个网络接口经由一个网络分流模块获取数据分组；

通过处理模块中的可执行的数据处理程序处理所述数据分组；

输出经过处理的数据分组或生成可执行的指令。

根据一种有利的实施方式，当所述数据处理程序生成可执行的指令时，向执行机构输出所述可执行的指令。

有利的是，所述处理模块经由一个第二网络接口输出未处理的数据分组。

根据一种有利的实施方式，所述经过处理的数据分组或可执行的指令通过一个与所述处理模块耦合的无线通信模块发送。或者也可以通过与该边缘处理装置耦合的网线等直接发送给终端。

从上述方案中可以看出，由于本发明，将传统的数据获取设备，例如传统的摄像头在不需要对整个摄像头网络进行配置的情况下升级为智能摄像头网络。

提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1示出了一种依据现有技术的监控系统的示意图。

图2示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的监控系统的示意图。

图3示意性地示出了一种依据本发明的边缘计算装置的示意图。

图4示意性地示出了依据本发明的边缘图像计算方法的步骤。

其中，附图标记如下：

10摄像头 20路由器 30显示器

50、60网线、以太网线 100边缘计算装置 200无线通讯模块

111、112网络接口 120网络分流单元 140处理单元

300执行装置、执行机构

具体实施方式

下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1示例性地示出了依据现有技术的一种数据采集网络布置，在本实施方式中以摄像头网络布置为例进行描述。布置在各处的多个摄像头10分别通过以太网线50将拍摄到的图像、视频传输给以太网路由器20，再经由该路由器20将信号发送给服务器30或者用于监控的电脑主机30。为了实现时时的在边缘处的通讯，例如在自动驾驶的情况下，通过布置在路边的摄像头提供给附件的车辆处理过的交通信息，则需要在边缘设备，例如这些摄像头上提供算力。

依据本发明，提供了一种例如图2所示的实施方式。以一个地点的摄像头10的布置为例，依据本发明提供的这种实施方式，在传统的摄像头10与路由器20之间设置一个依据本发明的边缘计算装置100，从而将传统的摄像头“变为”具有图像处理能力的智能摄像头。该边缘计算装置100本身不会改变或者破坏从摄像头10到路由器20之间的正常信号传输。其从摄像头10向路由器20传输的视频信号中收集一部分视频信号，并在该边缘计算装置100中对其进行图像或者视频的计算、分析；而另一方面则让摄像头10的原始输出穿过该边缘计算装置100与路由器20正常通信而不受影响。需要注意的是，该路由器20在此不是必须的。当摄像头10的数量较少时，边缘计算装置100也可以直接与电脑主机30等终端设备直接连接。虽然没有画出，但是可以想到的是，边缘计算装置100还可以以无线的方式与移动终端耦合进行通讯。当然，当网络系统设有大量的摄像头10或者其他的数据采集装置10时，这些数据采集装置10优选地与一个数据转接装置20耦合，例如与一个路由器20耦合，然后再通过该路由器20将数据传输给一个终端设备进行显示或处理。

图3进一步地示出了依据本发明的边缘计算装置100的一种具体实施方式。如图3所示，该边缘计算装置100设有第一网络接口111和第二网络接口112。第一网络接口和第二网络接口可以是以太网接口，或者其他网络环境下的网络接口。虽然没有具体示出，该边缘计算装置100还可以根据具体的需求设有额外的网络接口。其中，第一网络接口111通过网线(在以太网的环境下，该网线为以太网网线)与一个数据采集装置，例如摄像头10连接。在边缘计算装置100中设有一个网络分流单元120，其在本实施方式中通过网线与第一网络接口111连接。网络分流单元120依据本发明可以是硬件式的网络分流器(Network Probe)或者可以嗅探器(Sniffer)、端口转发设备等。当网络分流单元120是嗅探器时，依据本发明其可以被实施为例如硬件或者软件两种。网络分流单元120不会对已有网络设备的负载带来任何影响，其连接在第一网络接口111与第二网络接口112之间。但它可以相对于第一网络接口111与第二网络接口112是透明的，也就是说接入网络分流单元后，对于当前网络中的所有设备，没有任何影响。该网络分流单元120将数据送给与之连接的处理单元140进行图像、视频、音频的分析。

处理单元140与网络分流单元120串联在第一网络接口111与第二网络接口112之间。经由第一网络接口111接收的数据分组可以在经过网络分流单元120和处理单元140之后毫无变化的被第二网络接口112输出给与其连接的一个路由器20或者直接输出给一个计算机30。在处理单元140中可以预置有一个或者多个数据处理程序，这些数据处理程序可以包括图像处理程序、视频处理程序或音频处理程序等。此外，处理单元140中的数据处理程序还可以是通过远程推送安装的程序。

虽然没有具体示出，但是可以理解的是，在网线50、60不载电的情况下，可以额外的为网络分流单元120和处理单元140串联一个供电设备或电源。

特别地还可以在边缘计算装置100的第一网络接口111和第二网络接口112之间还直接通过网线连接，实现第一网络接口111与第二网络接口112直接耦合。

下面将通过具体的实例对依据本发明的边缘计算装置100进行进一步的描述。

场景一：

如图2所示，摄像头10被设置在路边用于路侧交通监控目的。依据本发明的一种实施方式，在边缘计算装置100中预设有用于识别违章停车的软件(程序)。当一辆汽车驶入摄像头10的监控范围，摄像头10拍摄的图像数据通过以太网网线50传输给到第一网络接口111，并进而被网络分流单元120捕获进而传输给处理单元140。处理单元140中预设的图像处理软件能够识别图像中出现的车辆，并且在图像中抓取车牌信息。由此通过处理单元140解析出某车牌拍照的车辆进入到不能停车的路侧区域的信息。在本实施方式中，结合图3，该处理单元140还进一步与一个设置在路侧的显示屏300通讯。处理单元140向该显示屏发送文本信息“车牌号为某XXXXXX的车辆违章停车”，显示屏300接收到该信息在其上显示出该警告信息。另一方面，摄像头10拍摄的路侧画面依然不受影响地通过以太网网线经由路由器20传给监控室的计算机30。

场景二：

如图2所示，摄像头10被设置在路口用于路口交通状况的监控目的。依据本发明的一种实施方式，在边缘计算装置100中通过与边缘计算装置100中的处理单元140耦合的一个无线网络通讯接口200推送给该处理单元140的安装文件，装载了用于识别交通状况的软件(程序)。摄像头10将拍摄到的实时画面通过以太网网线50传输给到第一网络接口111，并进而被网络分流单元120捕获进而传输给处理单元140。处理单元140中的交通状况分析软件根据画面中的车流判断是否出现交通拥堵，并在内置的地图上用红色标记处交通拥堵地段。此外处理单元140还通过与其通讯地无线网络通讯接口200，将标记有交通拥堵地段的图像推送给附近的智能手机。该处理单元140还可以与路口的例如交通灯300通讯，基于分析的交通流量信息向交通灯输出控制信号，进而实时地控制红、绿灯的时长。另一方面，摄像头10拍摄的路口画面依然不受影响地通过以太网网线经由路由器20传给监控室的计算机30。

场景三：

如图2所示，摄像头10被设置在银行的自助取款机附近，用于监控。依据本发明的一种实施方式，在边缘计算装置100中预设有用于识别敏感人群或者敏感行为的软件。摄像头10将拍摄到的实时画面通过以太网网线50传输给到第一网络接口111，并进而被网络分流单元120捕获进而传输给处理单元140。例如，当画面中出现手持匕首的人时，处理单元140中的危险情况分析软件识别到匕首，并在图像中用红圈圈出该匕首，并通过无线网络通讯接口200将标记出匕首的画面传输给附件派出所的民警的手机。另一方面，该标记有匕首的画面可以通过第二网络接口112传输给位于监控室的计算机30。

场景四：

如图2所示，摄像头10或者烟雾探测器10被设置在工厂，用于监控工厂的异常情况。当摄像头10是数据采集装置时，依据本发明的一种实施方式，在边缘计算装置100中预设有用于在影像中识别烟雾的软件(程序)。摄像头10将拍摄到的实时画面通过局域网网线50传输给到第一网络接口111，并进而经由网络分流单元120传输给处理单元140。例如，当画面中出现例如设备，例如锅炉附件的异常烟雾时，处理单元140中的画面分析软件识别到异常烟雾，并在图像中用高亮标记出该盖屋，并生成一个控制指令。该控制指令通过无线网络通讯接口200传输到工厂的警笛，引起报警。同时，由于该处理单元还通过无线网络通讯接口200将高亮出异常烟雾的画面传输给值班人员的移动终端。更为有利的是，该报警信息或者高亮出异常烟雾的画面可以通过第二网络接口112传输给位于监控室的计算机30。

以上各个场景虽然分辨描述了本发明的系统、方法、部件的各个实施方式，需要注意的是，上述各个场景里提出的这些系统、方法、部件的各个实施方式不是固定于该使用场景中，而是可以灵活地在需要的场景下进行重新组合进而实现新的场景、新的系统、方法、部件的实施方式。在此不再赘述。图4示意性地示出了依据本发明的边缘计算装置100的工作步骤。其中

步骤S1：边缘计算装置100通过一个网络接口111经由一个网络分流模块120获取来自网线50的数据分组；

步骤S2:通过处理模块140中的可执行的数据处理程序处理所述数据分组S2；

步骤S3:输出经过处理的数据分组或生成可执行的指令。

其中，根据数据处理程序生产可执行的指令时，还包括

步骤S4:向执行机构输出所述可执行的指令。

通过前面对各个场景的描述，可以知道，向执行机构输出可执行的指令时，可以通过一个与所述边缘计算装置100耦合的无线网络接口200进行。此外，当边缘计算装置100输出数据分组时，可以选择性的通过第二网络接口112输出处理过的数据分组或者没处理的数据分组。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (14)

1.边缘计算装置(100)，其特征在于，所述边缘计算装置(100)包括：

第一网络接口(111)，其能够接收一个数据分组；

第二网络接口(112)，其能够输出未处理的数据分组或处理的数据分组；

网络分流模块(120)，其与所述第一网络接口(111)耦合，并接收所述数据分组；

处理模块(140)，其与所述网络分流模块(120)耦合，并对所述数据分组进行处理。

2.根据权利要求1所述的边缘计算装置(100)，其特征在于，

所述第一网络接口(111)与所述第二网络接口(112)耦合。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的边缘计算装置(100)，其特征在于，

所述处理模块(140)与所述第二网络接口(112)耦合。

4.根据权利要求1所述的边缘计算装置(100)，其特征在于，

所述处理模块(140)与一个无线网络通信模块(200)耦合。

5.根据权利要求1所述的边缘计算装置(100)，其特征在于，

所述处理模块(140)与一个执行机构(300)耦合，并能够向所述执行机构(300)发送执行指令。

6.根据权利要求1所述的边缘计算装置(100)，其特征在于，

所述处理模块(140)中设有至少一种可执行的数据处理程序。

7.边缘计算系统，其特征在于，所述边缘计算系统包括：

至少一个数据采集装置(10)；

依据权利要求1至6中任意一项所述的边缘计算装置(100)，其中，所述边缘计算装置(100)与所述至少一个数据采集装置(10)耦合；

以及边缘计算装置(100)与一个数据转接装置(20)或数据处理终端(30)耦合。

8.根据权利要求7所述的边缘计算系统，其特征在于，

所述边缘计算装置(100)与至少一个执行机构(300)耦合。

9.根据权利要求7所述的边缘计算装置系统，其特征在于，

所述数据采集装置(10)为摄像头；

所述网络接口为以太网接口。

10.边缘计算装置方法，其特征在于，包括:

通过一个第一网络接口(111)经由一个网络分流模块(120)获取数据分组(S1)；

通过处理模块(140)中的可执行的数据处理程序处理所述数据分组(S2)；

输出经过处理的数据分组或生成可执行的指令(S3)。

11.根据权利要求10所述的边缘计算装置方法，其特征在于，

向至少一个执行机构(300)输出所述可执行的指令(S4)。

12.根据权利要求10或11所述的边缘计算装置方法，其特征在于，

所述处理模块(140)经由一个第二网络接口(112)输出未处理的数据分组。

13.根据权利要求10或11所述的边缘计算装置方法，其特征在于，

所述处理模块(140)经由一个第二网络接口(112)输出经过处理的数据分组或生成可执行的指令(S3)。

14.根据权利要求10所述的边缘计算装置方法，其特征在于，

所述经过处理的数据分组或可执行的指令通过一个与所述处理模块(140)耦合的无线通信模块(200)发送。

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