CN114666555A - 一种Edge边缘网关前端系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Edge边缘网关前端系统，涉及边缘网关管理技术领域，包括设备管理模块为Edge通道管理提供集中式管理平台，对设备进行统一配置；实时预览管理模块获取所有视频通道的实时视频，并通过云台控制分享限时链接来分享实时视频；历史视频模块提供历史视频列表查询和视频的查看下载；画面质量检测模块用于根据预设画面质量检测配置规则对所有通道进行检测配置，检测到符合规则时生成对应的告警日志和告警列表；人脸比对模块用于获取人脸抓拍记录，通过调节参数进行以图搜图和搜索抓拍记录，根据摄像头记录时间和地点形成人员轨迹图。本发明可以汇聚大部分不同厂商生产的监控设备，并且具备可以持续扩展能力，降低了学习使用成本。

Description

一种Edge边缘网关前端系统

技术领域

本发明涉及边缘网关管理技术领域，尤其涉及一种antd-pro框架的Edge边缘网关前端系统。

背景技术

近年来城市发展水平不断上升，促使城市的建设规模也在逐渐扩大。 “智慧城市”这一全新的城市建设理念也在世界各个范围中应运而生。其中公共安防，对城市治理十分重要。各个行政区都在打通数字通道，实现集中管理，信息互通，资源共享。现在安防监控体系存在以下不足。

1.资源点分散，集中管理困难，设备信息不互通。不同厂商设备需要不同软件登录，软件的使用方式也是大不相同，软件之间设备信息无法互通，间接提高了使用成本，降低了安防监控效率；

2.安防监控扩容困难，大部分厂商出售监控设备都是以单机物理设备的方式出售，要扩容则需要买更多的相同厂商的设备，不利于客户的选择。如果客户买不同的设备，则会增加更多的成本；

3.老旧设备升级成本巨大。随着城市发展水平不断上升，对设备功能要求越来越高，特别是AI方面的能力，如人脸识别、车牌识别等。老旧设备数量庞大，更新成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服安防设备集中管理的困难，设备信息不互通，监控扩容的困难，老旧设备升级成本的巨大的问题，提供一种Edge边缘网关前端系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种Edge边缘网关前端系统，包括

设备管理模块，为Edge通道管理提供集中式管理平台，以及统一配置硬件信息、网络信息、通道信息和服务状态；

实时预览管理模块，获取Edge所有视频通道的实时视频，并通过云台控制分享限时链接来分享实时视频；

历史视频模块，提供历史视频列表查询，以及历史视频的web端查看和下载；

画面质量检测模块，用于根据预设画面质量检测配置规则对Edge下所有通道进行画面检测配置，检测到符合预设画面质量检测配置规则情况时生成对应的告警日志，并根据告警日志形成告警列表；

人脸比对模块，用于获取人脸抓拍记录，并通过调节参数进行以图搜图和搜索抓拍记录，根据摄像头记录时间和地点形成人员轨迹图。

进一步的，系统还包括通讯模块，用于Edge和AI服务器通讯，被动接收AI服务器实时推送的人脸抓拍信息与人脸比对信息。

进一步的，系统还包含系统管理模块，通过系统界面可视化操作，增加删除功能性插件；功能性插件包括：画面质量检测插件、人脸比对插件、推流服务器插件，接入服务器插件、重启插件和系统升级插件。

具体的，设备的通道信息统一配置过程具体包括：先获取所有接入的通道信息，对接入的通道信息进行通道配置、插件升级配置、通道增加或通道增强。

具体的，预设画面质量检测配置规则包含信号丢失检测、亮度异常检测、颜色异常检测、冻结异常检测、模糊异常检测、横纹异常检测、噪声异常检测、遮挡异常检测和抖动异常检测；画面质量检测配置过程中先通过配置管理对摄像头进行规则配置，设置触发规则阈值；当异常触发，质量检测服务推送消息到Edge，用户可以通过告警列表界面查看告警信息。

具体的，人脸比对模块还用于实时播放视频，同时在视频中展示人脸图像框，并且把识别到的人脸图片推送到界面展示；并在人脸图片与人脸数据库的图片匹配成功后，展示人脸比对信息。

本发明的有益效果：

本发明可以汇聚大部分不同厂商生产的监控设备，并且具备可以持续扩展能力，因此可持续兼容不容厂商设备，上级部门可以更简单管理下级部门的安防数据。统一的管理方式和使用方式，可以大大降低客户的学习成本和使用成本。边缘网关云服务动态扩容简单，可以由边缘网关云服务对接Edge获取其视频流，再由边缘网关云服务分发视频流，可简单迅速提升Edge视频并发观看能力。AI模块可以为无AI功能的监控设备提供人脸识别、车牌识别、轨迹追踪能力等，边缘网关云服务的AI能力还可以提升Edge单机AI能力，将Edge部分数据上传给边缘网关云服务，由边缘网关云服务的AI模块处理。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的视频实时预览流程图；

图3是本发明的历史视频回放流程图；

图4是本发明的画面质量检测流程图；

图5是本发明的人脸比对流程图；

图6是本发明的设备管理流程图；

图7是本发明的系统管理流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本发明可实施范围的限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例中，如图1所示，一种Edge边缘网关前端系统，包括设备管理模块，为Edge下属通道提供集中式管理平台，方便使用人员统一配置Edge插件，查看配置信息，服务状态等。

实时预览管理模块，提供所有接入通道实时视频查看，云台控制并且可以通过分享限时链接，来分享实时视频。

历史视频模块，提供历史视频列表查询，在web端查看和下载历史视频。

设备管理模块，统一配置，包含查看所有接入的通道信息，对其进行通道配置。

画面质量检测模块，根据预设画面质量检测配置规则对Edge下所有通道进行画面检测配置，检测到符合预设画面质量检测配置规则情况时生成对应的告警日志，并根据告警日志形成告警列表。其预设画面质量检测配置规则包含信号丢失检测、亮度异常检测、颜色异常检测、冻结异常检测、模糊异常检测、横纹异常检测、噪声异常检测、遮挡异常检测和抖动异常检测，先通过配置管理对摄像头进行规则配置设置触发规则阈值。当异常触发，通过web页面查看告警信息。

人脸比对模块，可以对无AI功能的设备提供AI人脸服务，可以识别通道中的人脸信息，并与人脸库进行数据比对，在前端界面展示出人脸信息，比对信息，并提供人脸保存，搜索功能。人脸比对模块还提供人脸抓拍记录查询，通过调节参数，以图搜图，搜索抓拍记录，根据摄像头记录时间和地点形成人员轨迹图。

系统管理模块，可以查看配置硬件基础信息，网络信息，进行插件安装，启用，停用，插件升级，硬件升级，硬件重启等功能。

实施例二：

在实施例一的系统基础上，对本发明系统的功能进一步进行详细阐述。

本实施例中，如图2所示，实时预览模块提供通道查看，点播，视频链接分享等操作，视频播放窗口支持1分屏，4分屏，6分屏等多种分屏模式。可以对选中的通道进行视频播放URL分享，支持格式有RTMP，Http-FLV，HLS。

如图3所示，历史回放模块提供通道查看，通道历史视频列表查询，视频播放，视频下载功能。其中下载的历史视频格式为.mp4。

如图4所示，画面质量检测模块提供通道画面质量告警规则配置，告警查看，告警日志查询功能：

（1）告警规则配置

通过通道列表对每个通道进行告警规则配置，规则包含信号丢失检测、亮度异常检测、颜色异常检测、冻结异常检测、模糊异常检测、横纹异常检测、噪声异常检测、遮挡异常检测和抖动异常检测，对每个规则设置相应的阈值，保存生效。回到通道列表，可以对通道进行批量启用或禁用画面质量检测功能。

在模糊异常检测过程中，先将彩色图像转化为灰度图像，对灰度图像的做边缘检测，采用sobel算子做处理，计算边缘的平均值，小于阈值1.5，认为是清晰度异常。如果检测的图像背景正常就是虚的，那可以在检测前提取图像前景，仅对图像前景进行模糊检测。

画面抖动通常是由于视频采集设备受到外力干扰，导致画面出现规律性的上下、左右、或上下左右的抖动，影响视觉效果。在画面抖动异常检测过程中，通常采用抖动检测算法进行检测。抖动检测算法包括图像灰度投影算法、特征点匹配、图像块匹配、LK光流法等。本实施例采用特征点匹配的方法进行抖动异常检测，其具体过程为：先在视频中隔N帧取一帧图像，然后在获取的两帧图像上找出特征点，并进行相应的匹配。而关于匹配方法，可采用暴力方法进行匹配，或者采用快速最近邻搜索算法进行特征点的匹配。

暴力匹配过程为：找到点集1中每个descriptor在点集2中距离最近的descriptor；找寻到的距离最小就认为匹配；浮点描述子-欧氏距离；二进制描述符-汉明距离。在第一幅图像中选取一个关键点然后依次与第二幅图像的每个关键点进行（描述符）距离测试，最后返回距离最近的关键点。

快速最近邻搜索匹配过程是一个对大数据集和高维特征进行最近邻搜索的算法的集合，在面对大数据集时它的效果要好于BFMatcher。使用FLANN匹配需要传入两个字典参数：一个参数是IndexParams，对于SIFT和SURF，可以传入参数index_params=dict(algorithm=FLANN_INDEX_KDTREE, trees=5)。对于ORB，可以传入参数index_params=dict(algorithm=FLANN_INDEX_LSH, table_number=6, key_size=12, multi_probe_level=1)。第二个参数是SearchParams，可以传入参数search_params=dict(checks=100)，它来指定递归遍历的次数，值越高结果越准确，但是消耗的时间也越多。

特征的匹配是针对特征描述子进行的，上面提到特征描述子通常是一个向量，两个特征描述子的之间的距离可以反应出其相似的程度，也就是这两个特征点是不是同一个。根据描述子的不同，可以选择不同的距离度量。如果是浮点类型的描述子，可以使用其欧式距离；对于二进制的描述子（BRIEF）可以使用其汉明距离（两个不同二进制之间的汉明距离指的是两个二进制串不同位的个数）。

（2）告警列表

当通道启用画面检测功能以后，如果规则触发，则生成告警，可通过告警列表查看告警信息。

（3）告警日志

每次告警规则触发，也会生成相应的操作日志，通过告警日志列表查看。

如图5所示，人脸比对模块提供人脸检测和人脸库比对功能，人脸检测包含人脸视频，通道配置，以图搜图3个子菜单。人脸视频提供对通道进行实时预览，人脸框检测，人脸框推送，人脸比对结果推送功能。通道配置可以对选中的通道进行开启或关闭人脸检测功能。以图搜图可以通过任意一张人像照并进行参数配置，然后对已检测到的人脸进行筛选。人脸库比对模块包含人脸数据库，人脸比对配置管理，人脸比对结果3个子菜单，人脸数据库可以对系统内的人脸库进行增删改查功能，人脸比对配置管理，可以将人脸库与视频通道相互关联，人脸比对结果可以对人脸视频功能中的人脸比对结果查询。

如图6所示，设备管理模块提供对Edge设备下属通道操作的功能，可以查看通道详细信息，修改通道的通道名称，通道编码，通道类型，IP地址，端口，通道用户名，通道密码，视频接入通道，视频接入SDK等信息。

如图7所示，系统管理模块提供对Edge设备的系统设置，网络设置，插件设置等功能：

（1）系统设置

查看系统基础信息，包括设备名称，设备序列号，硬盘个数，USB端口数，蓝牙，网口，HDMI，Wi-Fi支持情况，系统版本号，系统运行时间，授权信息等。可以编辑设备名称，恢复出厂设置，重启，升级系统版本。

（2）网络设置

查看编辑Edge系统的基础配置和云服务器地址信息。

（3）插件设置

对Edge的插件进行升级，启用，停用。插件如：视频推流，质量分析，视频接入等。

实施例三：

本实施例中，Edge作为边缘网关前端硬件设备，需定制开发其基础系统、视频接入插件、视频运维插件应用软件。从Edge边缘网关前端系统架构设计开发过程进行介绍。

本实施例中，Edge边缘网关前端系统主要用于实现Edge设备和边缘网关云服务云平台以及各组件间交互，因此，Edge边缘网关前端系统也作为Edge设备基础系统。

Edge设备基础系统后台与前端、基础系统后台与视频接入插件和运维插件间使用HTTP(S)协议进行交互通信。

基础系统和插件间使用HTTP(S)协议通信，基础系统和插件互为HTTP(S)服务端和客户端，便于将Web页面端的插件配置修改及时下发到服务器插件。

Edge设备与边缘网关云服务云平台间的双向通信使用websocket协议，同时使用HTTP(S)协议进行其他相关信息上报，查询等通信处理。

对于Edge接口安全性，仅对动态业务相关HTTP接口使用HTTP头部携带用户名和密码信息认证方式，在业务处理中进行校验。

对于硬件系统基础配置，例如网络配置，使用shell脚本方式进行系统配置文件修改生效。

Edge基础系统业务端口固化处理，不进行配置，避免当插件停止运行时，无法获取修改后的基础系统业务端口。

Edge数据清理机制，检测硬盘容量，当达到总容量80%时，清理数据至总容量的50%。

本实施例中，Edge设备基础系统主要划分协议层和业务层。其中，协议层主要用于系统外部通信交互处理，协议层分为Nginx模块、HTTP Server模块、HTTP Client模块和websocket Client模块。其中Nginx模块负责WEB前端静态资源发布，并转发业务相关HTTP请求到HTTP Server模块处理，websocket Client模块负责与边缘网关云服务云平台双向通信交互。

业务层主要负责系统内部相关业务处理，包含数据流管理模块、插件管理模块和基础管理模块。例如，基础管理模块负责硬件设备配置、网络配置、运行数据采集功能；插件管理模块负责插件版本升级功能；数据库管理模块负责Edge设备数据增，删，改，查业务功能。

本实施例中，Edge设备基础系统的业务如下：

（1）HTTP静态、转发

用户在Edge Web上发送HTTP静态资源请求到Nginx模块，Nginx模块响应相应的静态资源；用户在Edge Web上发送HTTP动态请求至Nginx模块，Nginx模块将HTTP动态请求转发至Edge Web服务器，并将服务器返回的数据响应给Edge Web完成动态请求。

（2）Edge订阅

Edge设备发送websocket通信发送注册请求到边缘网关云服务云平台，云平台返回注册响应信息，并向Edge设备发送订阅连接请求，订阅连接成功后Edge设备定时发起订阅推送请求，云平台响应对应的订阅推送请求返回订阅数据到Edge设备。此外，云平台还可以向Edge设备发送取消订阅请求，Edge设备断开订阅连接后并向云平台返回此时Edge设备的订阅状态。

（3）用户登录、密码修改，以及插件注册、心跳注销

用户在web端上发送登录请求至Nginx模块进行系统登录验证，并在登录成功后可修改个人密码。

用户利用Nginx模块进行插件注册，注册成功后Nginx返回注册成功响应。用户在构建心跳机制后，开启loop定时查询检测连接状态。此外，用户也可以发送相应注销请求至Nginx模块注册心跳机制。

（4）基础配置查询、修改

用户通过web网页或相应的插件发送配置查询请求或配置修改请求至Nginx模块，Nginx模块获取请求后，根据请求完成相关数据查询或配置修改后，返回查询响应或配置修改响应给用户。

此外，还可以利用协议层和业务层的模块进行系统授权、出厂设置恢复、告警上报、查询和删除、视频分享URL、画面质量检测配置查询和更新、设备通道同步、系统升级和插件升级，以及插件启动、停止和重启等业务。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，包括

设备管理模块，为Edge通道管理提供集中式管理平台，以及统一配置设备的硬件信息、网络信息、通道信息和服务状态；

实时预览管理模块，获取Edge所有视频通道的实时视频，并通过云台控制分享限时链接来分享实时视频；

历史视频模块，提供历史视频列表查询，以及历史视频的web端查看和下载；

画面质量检测模块，用于根据预设画面质量检测配置规则对Edge下所有通道进行画面检测配置，检测到符合预设画面质量检测配置规则情况时生成对应的告警日志，并根据告警日志形成告警列表；

人脸比对模块，用于获取人脸抓拍记录，并通过调节参数进行以图搜图和搜索抓拍记录，根据摄像头记录时间和地点形成人员轨迹图。

2.根据权利要求1所述的一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，还包括通讯模块，用于Edge和AI服务器通讯，被动接收AI服务器实时推送的人脸抓拍信息与人脸比对信息。

3.根据权利要求1所述的一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，还包含系统管理模块，通过系统界面可视化操作，增加删除功能性插件；功能性插件包括：画面质量检测插件、人脸比对插件、推流服务器插件，接入服务器插件、重启插件和系统升级插件。

4.根据权利要求1所述的一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，设备的通道信息统一配置过程具体包括：先获取所有接入的通道信息，对接入的通道信息进行通道配置、插件升级配置、通道增加或通道增强。

5.根据权利要求1所述的一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，所述预设画面质量检测配置规则包含信号丢失检测、亮度异常检测、颜色异常检测、冻结异常检测、模糊异常检测、横纹异常检测、噪声异常检测、遮挡异常检测和抖动异常检测；画面质量检测配置过程中先通过配置管理对摄像头进行规则配置，设置触发规则阈值；当异常触发，质量检测服务推送消息到Edge，用户可以通过告警列表界面查看告警信息。

6.根据权利要求1所述的一种Edge边缘网关前端系统，其特征在于，所述人脸比对模块还用于实时播放视频，同时在视频中展示人脸图像框，并且把识别到的人脸图片推送到界面展示；并在人脸图片与人脸数据库的图片匹配成功后，展示人脸比对信息。

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