CN114359025B - 一种图片分流调度到中心的方法、边缘识图盒子及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图片分流调度到中心的方法、电子设备及系统，应用于边缘识图盒子，所述边缘识图盒子用于实时接收X光机发送的待识别图片，执行以下步骤：S1、计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；S2、根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则转步骤S3；S3、向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；S4、接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；S5、根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器。本发明通过图片分流调度到中心服务器以获得更短的计算和识别延迟，在不需要改造硬件或新增硬件的基础上，提高响应安检智能判图任务的及时性。

Description

一种图片分流调度到中心的方法、边缘识图盒子及系统
技术领域
本发明涉及安检智能判图领域，具体涉及一种图片分流调度到中心的方法、边缘识图盒子及系统。
背景技术
基于边缘识图盒子的安检智能判图系统，边缘识图盒子设置在每个进站安检点中，X光机用于探测安检包裹，乘客在进站的时候会把包裹放在传送履带上接受X光的检查，X光机在此过程中输出X光成像视频；边缘识图盒子负责对X光成像视频中的违禁品进行识别，获取到违禁品信息，边缘识图盒子把处理后的包裹信息发给开包台、本地识图等设备，然而在这个过程中，边缘识图盒子内置的智能识图功能，受限于边缘识图盒子的硬件配置，是一个识图能力有上限的设备。例如，在某个站点的客流高峰期，每分钟可能会有200个包裹进入安检机，而识图盒子每分钟能够处理的包裹数上限是100个包裹，那么，自然就会有100个包裹无法被处理或者智能延时处理，而在地铁安检这种实时性和严格度要求都很高的场景中，且受制于成本等问题，硬件设备无法升级，以及在站点无法新增设备，此问题几乎无法很好的解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图片分流调度到中心的方法、边缘识图盒子及系统，分布在各个站点上的边缘识图盒子，通过处理时间与预设阈值的判定，根据调度规则把需要识图的图片发送给中心服务器，中心服务器拥有性能更加优秀，数量更加多的算力设备，相比于边缘站点来说，能够处理更多的X光包裹信息。
一种图片分流调度到中心的方法，应用于边缘识图盒子，所述边缘识图盒子用于实时接收X光机发送的待识别图片，将接收到的待识别图片存入任务队列TQ，并执行以下步骤：
S1、计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
S2、根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则转步骤S3；
S3、向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
S4、接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
S5、根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器。
进一步地，所述调度规则具体包括：
获取上一次调度的比例系数an-1；
计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1-Δ，Δ为预设减量；
判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure GDA0003854259090000021
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器，转步骤S1。
进一步地，所述处理时间包括：完成所有待识别图片的识别时间T，所述识别时间T包括识别任务队列TQ中所有待识别图片的时间T1，以及根据调度规则将待识别图片上传至所述中心服务器，以使所述中心服务器进行判图并返回识图结果的识别传输时间T2，即T＝T1+T2。
进一步地，所述步骤S2还包括：
若所述处理时间小于预设阈值，则判断上一时刻点是否存在调度；若存在调度，启动计时器进行计时，当计时器达到预设时长时，根据恢复规则降低上传至中心服务器的待识别图片。
进一步地，还包括中断步骤：步骤S2进行时同步监测处理时间与预设阈值的大小，若处理时间大于预设阈值时，计时器中断计时并复位。
进一步地，所述恢复规则具体包括以下步骤：
S001、获取上一次调度的比例系数an-1；
S002、计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1+Δ′，Δ′为预设增量；
S003、判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure GDA0003854259090000022
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器,并转步骤S001。
进一步地，所述识别任务队列TQ中所有待识别图片的时间
Figure GDA0003854259090000023
K为边缘识图盒子处理单个字节需要的cycle数目，L为所述任务队列TQ中所有待识别图片的字节数，所述cycle为边缘识图盒子的CPU周期。
进一步地，基于香农定理,所述中心服务器进行判图并返回识图结果的识别传输时间
Figure GDA0003854259090000031
所述中心服务器处理单个字节需要的cycle′数目，L′为上传至中心服务器的所有待识别图片的字节数，所述cycle′为中心服务器的CPU周期,
Figure GDA0003854259090000032
所述l(bit)为上传至中心服务器的所有待识别图片的字节数，v(bit/s)为上传的传输速率，
Figure GDA0003854259090000033
所述l(bit)′为返回至边缘识图盒子的所有识图结果的字节数，v(bit/s)′为返回的传输速率。
进一步地，所述询问信息包括该边缘识图盒子的带宽和计算资源的分配情况的状态信息，以使所述中心服务器根据所述询问信息计算最优的调度数量P，并基于所述最优的调度数量生成有空闲能力的应答信息。所述调度规则还可以为：边缘识图盒子将所述所述询问信息中的最优的调度数量P的待检测的图片上传至中心服务器。
一种边缘识图盒子，包括：
一个或多个处理器；
存储单元，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，能使得所述一个或多个处理器实现所述的一种图片分流调度到中心的方法，所述一个或多个程序包括：
计算时间模块，用于计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
判定模块，用于根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则执行询问模块；
询问模块，用于向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接受模块，用于接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
调度模块，用于根据调度规则上传待检测的图片至中心服务器。
一种图片分流调度到中心的系统，包括：
中心服务器、由多个边缘识图盒子构成的边缘计算节点以及多个安检点的X光机；其中，所述中心服务器分别通过边缘试图盒子与对应的X光机进行通信交互；
所述中心服务器用于接收各个边缘识图盒子发送的是否有空闲能力的询问信息，并根据该中心服务器的计算资源返回是否有空闲能力的应答信息；
所述每个边缘识图盒子用于：
计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器；
所述安检点的X光机用于扫描乘客的包裹，获得X光扫描图片，并将X光扫描图片发送至该安检点的边缘识图盒子。
本发明的调度规则、恢复规则均是根据数列进行调度，每一次的调度量都与上一次调度不同，并通过实时监测边缘识图盒子接收到的X光机的待识别图片选择调度规则或恢复规则或不进行调度与恢复，从而提高调度的实时性。
本发明具有的有益效果：
1、解决地铁边缘站点上智能识图能力的不足，使站点能够在高峰期乃至任何时候都能够在有包裹通过安检机的时候，都能够实时或者近实时的把智能识图结果反馈给对应站点的地铁安检人员或者管理人员。；
2、图片分流调度到中心服务器以获得更短的计算和识别延迟，在不需要改造硬件或新增硬件的基础上，提高响应安检智能判图任务的及时性。
附图说明
图1为本发明的图片分流调度到中心的方法流程示意图；
图2为本发明的边缘识图盒子结构示意图；
图3为本发明的图片分流调度到中心流程示意图；
图4为本发明的图片恢复调度的流程示意图；
图5为本发明的图片分流调度到中心的系统示意图；
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种云边协同识图系统，包括：中心服务器、由多个边缘识图盒子构成的边缘计算节点以及多个安检点的X光机；其中，所述中心服务器与每个边缘试图盒子之间、每个边缘识图盒子与该边缘识图盒子所在的安检点的X光机之间相互连接；所述中心服务器用于接收各个边缘识图盒子发送的是否有空闲能力的询问信息，并根据该中心服务器的计算资源返回是否有空闲能力的应答信息；
所述每个边缘识图盒子用于接收该安检点的X光机发来的待识别图片；计算当前待识别图片的处理时间并判断，若所述处理时间大于预设阈值，则根据调度规则将待识别图片上传至中心服务器
所述安检点的X光机用于扫描乘客的包裹，获得X光扫描图片，并将X光扫描图片发送至该安检点的边缘识图盒子。
一种图片分流调度到中心的方法，应用于边缘识图盒子，所述边缘识图盒子用于实时接收X光机发送的待识别图片，设置初始化比例系数a0＝10，执行以下步骤：
S1、计算当前时刻点的待识别图片的处理时间，并将当前时刻点的待识别图片存入任务队列TQ。任务队列TQ为边缘识图盒子正在等待识图的任务队列。
S2、根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则转步骤S3；若所述处理时间小于预设阈值，则判断上一时刻点是否存在调度；若存在调度，启动计时器进行计时，当计时器达到预设时长时，根据恢复规则降低上传至中心服务器的待识别图片。
步骤S2进行时同步监测处理时间与预设阈值的大小，若处理时间大于预设阈值时，计时器中断计时并复位。
所述处理时间包括：完成所有待识别图片的识别时间T，所述识别时间T包括识别任务队列TQ中所有待识别图片的时间T1，以及根据调度规则将待识别图片上传至所述中心服务器，以使所述中心服务器进行判图并返回识图结果的识别传输时间T2，即T＝T1+T2。
S3、向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
所述中心服务器根据本地的各个边缘识图盒子上传的待识别图片，以及中心服务器的计算资源，对接收到的询问信息进行响应并向该边缘识图盒子发送是否有空闲能力的应答信息。
S4、接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
S5、根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器。
所述调度规则具体包括：
获取上一次调度的比例系数an-1；
计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1-Δ，Δ＝2为预设减量；
判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure GDA0003854259090000061
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器，转步骤S1。
具体地，所述恢复规则具体包括以下步骤：
S001、获取上一次调度的比例系数an-1；
S002、计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1+Δ′，Δ′＝2为预设增量；
S003、判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure GDA0003854259090000062
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器,并转步骤S001。
实施例2
分布在各个站点上的边缘识图盒子，通过网络的方式把需要识图的信息图片发送给处于中心机房的云端识图服务器集群，云端识图服务器集群拥有性能更加优秀，数量更加多的算力设备，相比于边缘站点来说，能够处理更多的X光包裹信息。
具体流程图如下：
某一个边缘识图盒子的超时与否的判定，是根据具体的应用需求具体设置的。在一个具体实例中，边缘识图盒子的超时时间被设置为200ms，那么，当边缘识图盒子在正常运行的时候，如果边缘识图盒子自动检测到自身对某一张图片的识别时间延迟(从图片数据进入边缘识图盒子到边缘识图盒子识别)是大于200ms的，那么，向中心调度就会启动，并按照上图的流程开始工作。
边缘识图盒子需要调度多少图片到中心服务器去处理，是一个自适应的判断方法，其判断标准主要来自于两点：
1.识图盒子自身识图需要耗费的时间；
2.识图盒子把图片发给中心服务器，到识图盒子接到中心服务器的返回的识别信息，这个流程需要耗费的时间。
在一个具体实例中，图片是以百分比的方式调度到中心集群的，比如在一次发现边缘识图盒子自身识图有超时的情况下，其图片开始进行调度，在实时的过程中，其在第一次调度的时候，只调度1/10的图片量至中心服务器，也就是边缘识图盒子在接收到X光机发送给它的图片中，每接收到10张图片就抽取其中1张调度到中心，如果依旧超时，在下次调度的时候调度1/9的图片量至中心服务器，边缘识图盒子在接收到X光机发送给它的图片中，每接收到9张图片就抽取其中1张调度到中心。以此类推，直到图片都调度到中心，或者中心识别图片也超时为止。
边缘识图盒子在没有超时并且持续稳定了一段时间，并且由于之前识图超时，处于有图片被调度到中心服务器的情况下，那么，边缘识图盒子会试探进行降低之前调度到中心的图片所占总图片的比例，流程如下：
在一个具体实例中，从中心到边缘识图盒子的调度恢复和上一个实例中从边缘识图盒子调度到中心的具体图片比例一致，识图盒子本身记录了调度到中心的图片数量占总图片数量的百分比，而且在实时的处理图片的过程中也在强化这个占比的应用，如果边缘识图盒子在某一个时间点每10张图片调度到中心的数量为9张，而边缘识图盒子本身处理1张，边缘识图盒子设置的非超时时长为5分钟，那么在持续没有超时5分钟后，边缘识图盒子启动调度恢复流程，将每10张调度9张降到每10张调度8张，接着降低到7张，以此类推，直到边缘识图盒子重新变为超时，或者调度图片的数量降低为0为止。
实施例3
一种边缘识图盒子，包括：
一个或多个处理器；
存储单元，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，能使得所述一个或多个处理器实现根据所述的一种图片分流调度到中心的方法，所述一个或多个程序包括：
计算时间模块，用于计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
判定模块，用于根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则执行询问模块；
询问模块，用于向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接受模块，用于接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
调度模块，用于根据调度规则上传待检测的图片至中心服务器。
实施例4
一种图片分流调度到中心的系统，包括：
中心服务器、由多个边缘识图盒子构成的边缘计算节点以及多个安检点的X光机；其中，所述中心服务器分别通过边缘试图盒子与对应的X光机进行通信交互；
所述中心服务器用于接收各个边缘识图盒子发送的是否有空闲能力的询问信息，并根据该中心服务器的计算资源返回是否有空闲能力的应答信息；
所述每个边缘识图盒子用于：
计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器；
所述安检点的X光机用于扫描乘客的包裹，获得X光扫描图片，并将X光扫描图片发送至该安检点的边缘识图盒子。
实施例5，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能实现所述的一种图片分流调度到中心的方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，应用于边缘识图盒子，所述边缘识图盒子用于实时接收X光机发送的待识别图片，将接收到的待识别图片存入任务队列TQ，并执行以下步骤：
S1、计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
S2、根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则转步骤S3；
S3、向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
S4、接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
S5、根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器；
所述调度规则具体包括：
获取上一次调度的比例系数an-1；
计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1-Δ，Δ为预设减量；
判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure FDA0004073938320000011
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器，转步骤S1。
2.根据权利要求1所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，所述处理时间包括：完成所有待识别图片的识别时间T，所述识别时间T包括识别任务队列TQ中所有待识别图片的时间T1，以及根据调度规则将待识别图片上传至所述中心服务器，以使所述中心服务器进行判图并返回识图结果的识别传输时间T2，即T＝T1+T2。
3.根据权利要求1所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
若所述处理时间小于预设阈值，则判断上一时刻点是否存在调度；若存在调度，启动计时器进行计时，当计时器达到预设时长时，根据恢复规则降低上传至中心服务器的待识别图片。
4.根据权利要求3所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，还包括中断步骤：步骤S2进行时同步监测处理时间与预设阈值的大小，若处理时间大于预设阈值时，计时器中断计时并复位。
5.根据权利要求3所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，所述恢复规则具体包括以下步骤：
S001、获取上一次调度的比例系数an-1；
S002、计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1+Δ′，Δ′为预设增量；
S003、判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure FDA0004073938320000021
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器,并转步骤S1。
6.根据权利要求1所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，任务队列TQ中所有待识别图片的时间
Figure FDA0004073938320000022
K为边缘识图盒子处理单个字节需要的cycle数目，L为所述任务队列TQ中所有待识别图片的字节数，所述cycle为边缘识图盒子的CPU周期。
7.根据权利要求6所述的一种图片分流调度到中心的方法，其特征在于，所述中心服务器进行判图并返回识图结果的识别传输时间
Figure FDA0004073938320000023
Figure FDA0004073938320000024
所述中心服务器处理单个字节需要的cycle′数目，L′为上传至中心服务器的所有待识别图片的字节数，所述cycle′为中心服务器的CPU周期，delay为上传至中心服务器的传输时延,
Figure FDA0004073938320000025
所述l(bit)为上传至中心服务器的所有待识别图片的字节数，v(bit/s)为上传的传输速率，delay′为返回至边缘识图盒子的传输时延，
Figure FDA0004073938320000026
所述l(bit)′为返回至边缘识图盒子的所有识图结果的字节数，v(bit/s)′为返回的传输速率。
8.一种边缘识图盒子，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储单元，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，能使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至7中任意一项所述的一种图片分流调度到中心的方法，所述一个或多个程序包括：
计算时间模块，用于计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
判定模块，用于根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则执行询问模块；
询问模块，用于向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接受模块，用于接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
调度模块，用于根据调度规则上传待检测的图片至中心服务器；
所述调度规则具体包括：
获取上一次调度的比例系数an-1；
计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1-Δ，Δ为预设减量；
判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure FDA0004073938320000031
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器，并执行计算时间模块。
9.一种图片分流调度到中心的系统，其特征在于，包括：
中心服务器、由多个边缘识图盒子构成的边缘计算节点以及多个安检点的X光机；其中，所述中心服务器分别通过边缘识图盒子与对应的X光机进行通信交互；
所述中心服务器用于接收各个边缘识图盒子发送的是否有空闲能力的询问信息，并根据该中心服务器的计算资源返回是否有空闲能力的应答信息；
每个所述边缘识图盒子用于：
计算当前时刻点的待识别图片的处理时间；
根据所述处理时间与预设阈值进行比较，若所述处理时间大于预设阈值，则向中心服务器发送是否有空闲能力的询问信息；
接收由所述中心服务器发送的有空闲能力的应答信息；
根据调度规则将待检测的图片上传至中心服务器；
所述调度规则具体包括：
获取上一次调度的比例系数an-1；
计算当次调度的比例系数an，所述an＝an-1-Δ，Δ为预设减量；
判断an与当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X的大小，若an＜X，则以当前时刻点的任务队列TQ中所有待识别图片的数量X为基准，每次抽取
Figure FDA0004073938320000041
的向下取整的整数数量的待识别图片上传至中心服务器，并重复执行上述步骤；
所述安检点的X光机用于扫描乘客的包裹，获得X光扫描图片，并将X光扫描图片发送至该安检点的边缘识图盒子。
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