CN114827155A - 一种分布式监控视频质量分析系统及其资源调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式监控视频质量分析系统及其资源调度方法，该系统包括：交互端、中心服务器、终端监控平台；交互端通过网络与中心服务器联接用于在负载均衡模块中配置设定值和获取系统日志，并向web后端服务器发送访问请求；中心服务器包括web后端服务模块、分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块、服务端通信接口模块；终端监控平台用于收集、处理视频数据；资源调度方法为交互端向中心服务器发送服务注册请求，中心服务器接在服务注册中心注册服务信息，终端监控平台基于接收的服务信息进行资源调度；通过本发明的系统具有具备高负载系统的分布式架构，同时利用资源调度方法能够提高资源利用率。

Description

一种分布式监控视频质量分析系统及其资源调度方法

技术领域

本发明属于监控智能分析技术领域，具体涉及一种分布式监控视频质量分析系统及其资源调度方法。

背景技术

传统的视频监控相比于智能监控是一种事件记录系统。传统的视频监控系统将摄像头采集的数据传到监控中心，同时实时显示给相关人员。相关人员需要时刻观察不同摄像头画面是否出现异常，然而随着城市规模的快速扩展，城市级的监控网络也变得更加庞大臃肿，此时仅仅靠相关人员的观察将会十分的耗费人力财力，并且当摄像头出现意外情况，包括被遮挡、由于网络环境不稳定导致的画面不清晰、摄像头角度被人为改变等原因，导致摄像头无法获取到有效的画面，待有事情发生后再去查询录像记录，却无法从摄像头录像中获取到有效的信息，影响警方破案效率。随着安防需求越来越高，摄像头数量越来越多，更加需要监控系统可以自动发现视频质量降低，并且在第一时间提供实时告警，以供维护人员获取到摄像头的位置信息，及时对摄像头进行维护。并且随着监控系统的普及化及庞大化，传统人为监控的局限性越来越突出。智能视频监控是不在人为干预的情况下，通过对摄像头采集到的视频序列的自动分析，实现动态场景中监控目标的定位、识别和跟踪，并在此基础上分析目标的行为，及时对可能发生的不法行为发出预警，最大限度的提高安防效果。

近年来，随着多媒体技术，视频编解码技术和网络通信技术的发展，网络化的智能监控逐渐成为主流。对视频传输提出了更高的要求。并且随着处理数据的增多，个人电脑已经无法满足计算要求，不得不把视频的处理工作交给服务器或工作站，处理得到的视频图像传给客户端显示，目前在大型城市中，公安系统由市局、分局、派出所三级单位组成，如果在每个派出所辖区都布置一台服务器用于安防系统的运行，服务器配置过高，会导致服务器资源过剩，资源利用率过低，造成浪费；服务器配置过低，又会导致系统运行过慢，出现情况无法及时反映，可能会耽误破案的最佳时机。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种分布式监控视频质量分析系统及其资源调度方法；通过本发明的系统具有具备高负载系统的分布式架构，同时利用资源调度方法能够提高资源利用率。

技术方案：第一方面本发明提供一种分布式监控视频质量分析系统，包括：

交互端、中心服务器、终端监控平台；

交互端通过网络与中心服务器联接用于在负载均衡模块中配置设定值和获取系统日志，并向web后端服务器发送访问请求，获取上传数据；

中心服务器包括web后端服务模块、分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块、服务端通信接口模块；

其中，所述web后端服务用于响应交互端访问请求，使得交互端访问数据库，并读取数据库中的上传数据；

所述分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块用于响应交互端进行服务注册、服务发现、负载均衡；

所述服务端通信接口模块与终端监控平台连接用于采集终端监控设备上传的数据；

终端监控平台用于收集、处理视频数据，并将处理后的数据通过中心服务器上传至数据库。

在进一步的实施例中，所述终端监控平台由若干个终端监控设备节点组成，所述终端监控平台与中心服务器之间采用分布式工作模式。

在进一步的实施例中，所述交互端中配置有监控程序，通过登录管理员账号启动监控程序；

所述监控程序的功能模块包括：报警模块、视频画面展示模块、摄像头信息管理模块。

在进一步的实施例中，所述终端监控平台的处理元件由AI处理器、CPU、NPU、存储器、固态硬盘集成，并通过外围电路与以太网接口、音频模块、Type-c接口、复位按钮、电源按钮和电源系统连接。

在进一步的实施例中，所述终端监控平台包括：通信接口模块、核心算法模块、流媒体处理模块；

所述通信接口模块通过接口程序与中心服务器的服务端通信接口模块建立通信，用于进行服务注册、服务发现、任务获取及任务结果上传功能；

所述流媒体处理模块通过输入设备获取视频或音频数据，并将视频或音频数据合成流媒体数据，并应用于流媒体数据的采集、解码、传输、编码；

所述核心算法模块用于获取解码后的流媒体数据中视频质量的分析结果。

在进一步的实施例中，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用请求-应答模式建立通信关系，所述通信关系以RK3399Pro终端的心跳保活机制进行实时确认。

在进一步的实施例中，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用PUSH/PULL模式实现任务的分发以及结果的上传功能。

第二方面本发明提供一种系统资源调度方法，基于上述的系统，中心服务器负载均衡模块监测到终端监控平台任务量大于配置的设定值时，包括如下步骤：

通过操控交互端中的监控软件向中心服务器发送服务注册请求，中心服务器接收到服务注册请求后在服务注册中心注册服务信息，其中服务信息包括：远程调用算法和远程调用地址；

中心服务器向终端监控平台发送服务信息，终端监控平台基于接收的服务信息，根据调用地址向关联的终端监控设备发送远程调用指令；

远程调用指令通过单线程方式对关联的终端监控设备执行远程调用算法，并实时上传终端监控平台任务量至中心服务器；

中心服务器基于获取的终端监控平台任务量判断是否小于配置的设定值，并在终端监控平台任务量小于设定值后，控制终端监控平台结束远程调用指令的线程，完成中心服务器与终端监控平台的资源分配。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

通过采用分布式技术方案，在公安专用网络中，由高性能的中心服务器和专用RK3399Pro终端实现的分布式系统，可以有效的调度，合理的分配全市各个派出所辖区的计算资源，实现对全市监控网络的高效视频质量分析，同时利用RK3399Pro终端性能具备工作稳定、数据安全、易扩展、性价比高、资源利用率高的优点；

采用基于ARM的高性能低功耗的AI处理器RK3399Pro来实现高性能，低功耗的专用平台，负责视频的采集、解码、传输、算法分析、结果上传等功能。

附图说明

图1是本发明基于RK3399PRO的分布式监控视频质量分析系统实现方法的结构框图；

图2是本发明RK3399PRO终端的系统硬件架构图；

图3是本发明服务注册实现方法的流程图；

图4是本发明终端监控平台进行资源调度的流程图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图4所示本实施例提供一种分布式监控视频质量分析系统，包括：

交互端、中心服务器、终端监控平台；

交互端通过网络与中心服务器联接用于在负载均衡模块中配置设定值和获取系统日志，并向web后端服务器发送访问请求，获取上传数据；

中心服务器包括web后端服务模块、分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块、服务端通信接口模块；

其中，所述web后端服务用于响应交互端访问请求，使得交互端访问数据库，并读取数据库中的上传数据；

所述分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块用于响应交互端进行服务注册、服务发现、负载均衡；

所述服务端通信接口模块与终端监控平台连接用于采集终端监控设备上传的数据；

终端监控平台用于收集、处理视频数据，并将处理后的数据通过中心服务器上传至数据库。

所述终端监控平台由若干个终端监控设备节点组成，所述终端监控平台与中心服务器之间采用分布式工作模式。

交互端中配置有监控程序，通过登录管理员账号启动监控程序；监控程序的web界面包括用户web界面和管理员web界面，使用不同账户登录时进入相对应的web界面； web界面连接于中心服务器，从而能够对中心服务器进行可视化的配置；

所述监控程序的功能模块包括：报警模块、视频画面展示模块、摄像头信息管理模块。

进一步的，所述终端监控平台的处理元件由AI处理器、CPU、NPU、存储器、固态硬盘集成，并通过外围电路与以太网接口、音频模块、Type-c接口、复位按钮、电源按钮和电源系统连接，本实施例中PU内存为连接于所述AI处理器RK3399Pro的LPDDR3，NPU内存为一片连接于所述AI处理器RK3399Pro的LPDDR3，LPDDR3是DDR SDRAM的一种,相比以往的DDR3,其特点为低功耗和小体积,非常适合在分布式处理设备中使用；存储器为eMMC Nand Flash存储器，eMMC为内嵌式存储器 ,在设计中用于存储操作系统代码，eMMC在其封装中集成了一个控制器,提供标准接口并管理内存，能有效简化产品存储器设计 ,加快产品研发速度；固态盘接口为M.2接口，M.2接口是新一代主机接口标准，以取代原来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸，还是更高的传输性能，M.2都远胜于mSATA，此设计中的CPU支技M.2PCIEX4接口，适合高速数据存储；调试口为UART调试口，主要用于系统调试，如：系统配置、网络配置等；Type-c接口，用于系统数据拷入、拷出，系统代码烧录、升级等操作。

在进一步的实施例中，所述终端监控平台包括：通信接口模块、核心算法模块、流媒体处理模块；

所述通信接口模块通过接口程序与中心服务器的服务端通信接口模块建立通信，用于进行服务注册、服务发现、任务获取及任务结果上传功能；

所述流媒体处理模块通过输入设备获取视频或音频数据，并将视频或音频数据合成流媒体数据，并应用于流媒体数据的采集、解码、传输、编码；

所述核心算法模块用于获取解码后的流媒体数据中视频质量的分析结果。

在进一步的实施例中，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用请求-应答模式建立通信关系，所述通信关系以RK3399Pro终端的心跳保活机制进行实时确认。

在进一步的实施例中，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用PUSH/PULL模式实现任务的分发以及结果的上传功能。

第二方面本发明提供一种系统资源调度方法，基于上述的系统，中心服务器负载均衡模块监测到终端监控平台任务量大于配置的设定值时，包括如下步骤：

通过操控交互端中的监控软件向中心服务器发送服务注册请求，中心服务器接收到服务注册请求后在服务注册中心注册服务信息，其中服务信息包括：远程调用算法和远程调用地址；

中心服务器向终端监控平台发送服务信息，终端监控平台基于接收的服务信息，根据调用地址向关联的终端监控设备发送远程调用指令；

远程调用指令通过单线程方式对关联的终端监控设备执行远程调用算法，并实时上传终端监控平台任务量至中心服务器；

中心服务器基于获取的终端监控平台任务量判断是否小于配置的设定值，并在终端监控平台任务量小于设定值后，控制终端监控平台结束远程调用指令的线程，完成中心服务器与终端监控平台的资源分配。

综上所述本发明软硬件相结合，提供了基于RK3399PRO硬件的嵌入式开发，并且有与之相对应的软件开发代码，实现了一种用于运行视频质量分析核心代码的终端平台方法；

分布式架构设计，通过一种独创的用于核心算法平台与服务器之间通信的分布式架构方法，实现了一种更高效稳定的系统通信模型；

运行在终端平台上的通信接口程序设计，并基于RK3399PRO硬件平台进行相对应的软件开发，考虑到终端平台的性能以及所处的网络环境，基于TCP/IP协议提出一种高效的应用层协议；

在本发明的分布式架构中，中心服务器负责数据交换、算法调度等一系列核心功能；因此本发明通过采用分布式技术方案，在公安专用网络中，由高性能的中心服务器和专用RK3399Pro终端实现的分布式系统，可以有效的调度，合理的分配全市各个派出所辖区的计算资源，实现对全市监控网络的高效视频质量分析，同时利用RK3399Pro终端性能具备工作稳定、数据安全、易扩展、性价比高、资源利用率高的优点；

采用基于ARM的高性能低功耗的AI处理器RK3399Pro来实现高性能，低功耗的专用平台，负责视频的采集、解码、传输、算法分析、结果上传等功能。

本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，包括：

交互端、中心服务器、终端监控平台；

交互端通过网络与中心服务器联接用于在负载均衡模块中配置设定值和获取系统日志，并向web后端服务器发送访问请求，获取上传数据；

中心服务器包括web后端服务模块、分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块、服务端通信接口模块；

其中，所述web后端服务用于响应交互端访问请求，使得交互端访问数据库，并读取数据库中的上传数据；

所述分布式服务注册模块、服务发现模块、负载均衡模块用于响应交互端进行服务注册、服务发现、负载均衡；

所述服务端通信接口模块与终端监控平台连接用于采集终端监控设备上传的数据；

终端监控平台用于收集、处理视频数据，并将处理后的数据通过中心服务器上传至数据库。

2.根据权利要求1所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述终端监控平台由若干个终端监控设备节点组成，所述终端监控平台与中心服务器之间采用分布式工作模式。

3.根据权利要求1所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述交互端中配置有监控程序，通过登录管理员账号启动监控程序；

所述监控程序的功能模块包括：报警模块、视频画面展示模块、摄像头信息管理模块。

4.根据权利要求1所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述终端监控平台的处理元件由AI处理器、CPU、NPU、存储器、固态硬盘集成，并通过外围电路与以太网接口、音频模块、Type-c接口、复位按钮、电源按钮和电源系统连接。

5.据权利要求4所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述终端监控平台包括：通信接口模块、核心算法模块、流媒体处理模块；

所述通信接口模块通过接口程序与中心服务器的服务端通信接口模块建立通信，用于进行服务注册、服务发现、任务获取及任务结果上传功能；

所述流媒体处理模块通过输入设备获取视频或音频数据，并将视频或音频数据合成流媒体数据，并应用于流媒体数据的采集、解码、传输、编码；

所述核心算法模块用于获取解码后的流媒体数据中视频质量的分析结果。

6.据权利要求5所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用请求-应答模式建立通信关系，所述通信关系以RK3399Pro终端的心跳保活机制进行实时确认。

7.据权利要求5所述的分布式监控视频质量分析系统，其特征在于，所述通信接口模块与服务器通信接口程序采用PUSH/PULL模式实现任务的分发以及结果的上传功能。

8.一种系统资源调度方法，其特征在于，基于权利要求1所述的系统，中心服务器负载均衡模块监测到终端监控平台任务量大于配置的设定值时，包括如下步骤：

通过操控交互端中的监控软件向中心服务器发送服务注册请求，中心服务器接收到服务注册请求后在服务注册中心注册服务信息，其中服务信息包括：远程调用算法和远程调用地址；

中心服务器向终端监控平台发送服务信息，终端监控平台基于接收的服务信息，根据调用地址向关联的终端监控设备发送远程调用指令；

远程调用指令通过单线程方式对关联的终端监控设备执行远程调用算法，并实时上传终端监控平台任务量至中心服务器；

中心服务器基于获取的终端监控平台任务量判断是否小于配置的设定值，并在终端监控平台任务量小于设定值后，控制终端监控平台结束远程调用指令的线程，完成中心服务器与终端监控平台的资源分配。

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