面向智能相机的远程服务平台设计与实现

摘要

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的相继提出，智能相机快速发展。智能相机作为一种高度集成化的微小型机器视觉系统，具有图像采集、图像处理和通信等功能。大量智能相机的使用给生产商和代理商管理维护工作带来了严峻挑战，当智能相机不能很好适应工业现场作业时，如需查看智能相机运行状态、修改图像处理算法参数和调整智能相机工作参数等，常需要维护人员现场调试，增加了维护成本。 本文设计和实现了一种面向智能相机的远程服务平台供生产商和代理商使用，主要工作简述： （1）研究了国内外远程服务平台的发展现状，并通过需求分析确定了面向智能相机的远程服务平台总体设计框架。 （2）设计了服务平台和智能相机远程通信的自定义协议，在Apache Mina通信框架里实现了相应业务处理逻辑，通过Socket方式实现了服务平台和智能相机图像等数据的远程传输。 （3）设计并实现了基于内存数据库Redis、开源关系数据库PostgreSQL和文档数据库MongoDB的异步图像数据存储服务。对Redis进行了主从复制和读写分离配置，实现了高速缓存。对MongoDB进行了自动切片的配置，提升了服务平台存储的可用性和可扩展性。 （4）设计并实现了远程维护服务，搭建了网页端智能相机和图像管理展示界面，整合了OpenCV库实现了图像边缘检测、轮廓检测和部分形态学处理。通过对现场图像的分析、处理和调试，完成智能相机图像处理算法相关参数选值及其合适工作参数的下发。 （5）进行了功能测试和性能测试，通过多并发实验数据对比验证了服务平台数据处理效率和承载连接数等方面的提升，满足了设计需求。 通过该服务平台，维护人员可通过互联网查看智能相机的设备信息、所属机构、工作状态及其拍摄图像质量等，并可远程完成相关图像处理算法和工作参数的配置更新。在方便厂商管理的同时，增强了智能相机适应工业现场的能力，具有较好实用性。

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第一章 绪论

1.2 远程服务平台发展现状

1.3 论文主要内容

1.3.1 论文的主要工作

1.3.2 论文的内容组织

第二章 面向智能相机的远程服务平台总体设计

2.2 平台总体框架

2.3 相关技术

2.3.1 Spring

2.3.2 Spring MVC

2.3.3 Hibernate

2.3.4 NoSQL

2.4 本章小结

第三章 远程通信服务

3.1 自定义通信协议设计与实现

3.2 服务平台通信模块的设计与实现

3.2.1 Apache Mina通信框架

3.2.2 Mina配置设计与整合

3.3 测试用客户端通信模块

3.4 本章小结

第四章 异步图像数据存储服务

4.1.1 Reids简介

4.1.2 Redis主从复制配置

4.1.3 服务平台高速缓存结构

4.2 MongoDB自动切片的设计与实现

4.2.1 MongoDB简介

4.2.2 MongoDB自动切片配置

4.2.3 图像类和相机类设计与实现

4.3 异步方式保存图像数据

4.3.1 服务异步、数据同步

4.3.2 数据异步、服务同步

4.4 本章小结

第五章 远程维护服务

5.1.1 智能相机管理界面

5.1.2 图像管理界面

5.2 图像处理功能的设计与实现

5.2.1 OpenCV库与服务平台的整合

5.2.2 图像处理功能设计与实现

5.3 智能相机任务配置功能的设计与实现

5.4 本章小结

第六章 服务平台测试

6.2 性能测试

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢