C#与YOLOv8实现工业缺陷检测系统实战

苏澄宇

1. 项目概述:C#上位机与YOLO实时检测的工业级实现

在工业自动化和智能检测领域,实时目标检测系统正成为生产线上的"智能眼睛"。我最近完成了一个基于C# WinForm和YOLOv8的金属零件缺陷检测系统,部署在某汽车零部件制造商的质检工位上。这个项目让我深刻体会到,要构建一个真正可用的实时检测系统,不仅需要掌握算法原理,更需要解决工程化落地中的各种"魔鬼细节"。

这套技术栈的核心优势在于:C# WinForm提供了快速开发工业上位机界面的能力,而YOLO算法通过ONNX Runtime实现了跨平台的高效推理。两者结合既能满足工厂对可视化操作界面的需求,又能提供接近实时的检测性能(在RTX 3060显卡上达到45FPS)。下面我将分享从模型选型到性能优化的全流程实战经验。

2. 技术选型与架构设计

2.1 为什么选择C# + YOLO组合

在评估了Python+Qt、C++/MFC等多种方案后,我们最终选择C# WinForm作为上位机框架,主要基于以下考量:

  • 工业现场操作人员更习惯Windows环境,WinForm控件丰富且易于培训
  • 相比Python,C#编译型语言特性更适合资源受限的工控机环境
  • 通过P/Invoke可以方便调用C++编写的性能敏感模块
  • Visual Studio提供的窗体设计器能快速构建符合工控标准的HMI界面

YOLOv8的选取则考虑了:

  • 相比v5/v7版本,v8的精度-速度平衡更适合工业场景
  • 完善的Python训练生态与ONNX导出支持
  • 原生支持分类、检测、分割多种任务,扩展性强

2.2 系统架构设计

我们的解决方案采用分层架构:

code复制[硬件层]
工业相机/PLC → 工控机(GPU) → 显示器

[软件层]
采集模块(OpenCVSharp) → 推理引擎(ONNX Runtime) → 业务逻辑(C#) → UI呈现(WinForm)

[数据流]
M12相机 → RTSP流 → 帧缓冲 → 预处理 → YOLO推理 → 结果可视化 → MES系统对接

关键设计决策:

  1. 采用双缓冲队列隔离采集与推理线程
  2. 使用ONNX作为中间表示,避免环境依赖问题
  3. 将检测逻辑封装为DLL,便于后续升级模型
  4. 设计心跳机制监控各模块健康状态

3. 核心实现细节

3.1 环境搭建与依赖管理

通过NuGet管理关键包依赖:

xml复制<PackageReference Include="OpenCvSharp4" Version="4.8.0" />
<PackageReference Include="OpenCvSharp4.runtime.win" Version="4.8.0" />
<PackageReference Include="Microsoft.ML.OnnxRuntime.Gpu" Version="1.15.1" />
<PackageReference Include="Newtonsoft.Json" Version="13.0.3" />

特别要注意的是,必须匹配CUDA/cuDNN版本:

  • 对于RTX 30系列显卡,推荐组合:
    • CUDA 11.7
    • cuDNN 8.5
    • ONNX Runtime 1.15+
  • 安装时使用以下命令验证环境:
bash复制nvidia-smi  # 查看GPU状态
nvcc --version  # 检查CUDA

3.2 视频采集优化实践

工业场景下的视频采集有特殊要求:

csharp复制// 使用OpenCV的VideoCapture配置工业相机参数
var capture = new VideoCapture();
capture.Set(VideoCaptureProperties.FourCC, FourCC.MJPG);  // MJPEG压缩节省带宽
capture.Set(VideoCaptureProperties.FrameWidth, 1920);
capture.Set(VideoCaptureProperties.FrameHeight, 1080);
capture.Set(VideoCaptureProperties.Fps, 30); 

// 硬件触发模式配置(适合同步生产线)
if (useHardwareTrigger) {
    capture.Set(VideoCaptureProperties.Trigger, 1);
    capture.Set(VideoCaptureProperties.TriggerDelay, 100);
}

常见工业相机协议支持:

  • GigE Vision: 通过OpenCV的DSHOW后端支持
  • USB3 Vision: 需要厂商SDK(如Basler的Pylon)
  • Camera Link: 通常需要帧抓取卡配套驱动

3.3 ONNX模型处理技巧

从YOLOv8导出ONNX时推荐参数:

python复制# Ultralytics YOLOv8导出命令
yolo export model=yolov8n.pt format=onnx imgsz=640 opset=12 simplify=True

关键参数说明:

  • opset=12:确保支持最新算子
  • simplify=True:应用onnx-simplifier优化计算图
  • imgsz=640:根据相机分辨率调整,不是越大越好

模型加载优化代码:

csharp复制var sessionOptions = new SessionOptions();
sessionOptions.GraphOptimizationLevel = GraphOptimizationLevel.ORT_ENABLE_ALL;
sessionOptions.AppendExecutionProvider_CUDA(0);  // 优先使用GPU

// 启用TensorRT加速(需单独安装TensorRT)
sessionOptions.RegisterCustomOpLibraryV2("tensorrt.dll");
sessionOptions.EnableOrtCustomOps();

// 对于多模型场景,启用内存共享
sessionOptions.AddSessionConfigEntry("memory.enable_memory_arena_sharing", "1");

3.4 多线程架构实现

工业级应用必须考虑线程安全和资源竞争:

csharp复制// 双缓冲队列实现
public class FrameBuffer : IDisposable
{
    private Mat _currentFrame;
    private readonly object _lockObj = new();
    private long _frameCounter = 0;
    
    public void UpdateFrame(Mat frame)
    {
        lock (_lockObj) {
            _currentFrame?.Dispose();
            _currentFrame = frame.Clone();
            Interlocked.Increment(ref _frameCounter);
        }
    }
    
    public (Mat frame, long seq) GetCurrentFrame()
    {
        lock (_lockObj) {
            return (_currentFrame?.Clone(), _frameCounter);
        }
    }
    
    public void Dispose() {...}
}

// 采集线程
async Task CaptureLoop(CancellationToken token)
{
    while (!token.IsCancellationRequested) 
    {
        using var frame = new Mat();
        if (!_capture.Read(frame) || frame.Empty()) continue;
        
        _frameBuffer.UpdateFrame(frame);
        
        await Task.Delay(1, token);  // 适度让出CPU
    }
}

// 推理线程
async Task InferenceLoop(CancellationToken token)
{
    var warmUpFrames = 5;  // 预热帧数
    while (!token.IsCancellationRequested)
    {
        var (frame, seq) = _frameBuffer.GetCurrentFrame();
        if (frame == null) continue;
        
        using (frame)  // 确保资源释放
        {
            if (warmUpFrames-- > 0) continue;  // 跳过前几帧
            
            var results = _detector.Run(frame);
            UpdateUI(results, seq);
        }
        
        await Task.Delay(_inferenceInterval, token);
    }
}

3.5 检测结果后处理

YOLOv8的输出解析需要特别注意:

csharp复制public class DetectionResult
{
    public Rect BoundingBox { get; set; }
    public float Confidence { get; set; }
    public int ClassId { get; set; }
    public string ClassName => _classNames[ClassId];
}

private List<DetectionResult> ParseOutput(OrtValue output, float confThreshold = 0.5f)
{
    var results = new List<DetectionResult>();
    var dimensions = output.GetTensorTypeAndShape().Shape;
    
    // YOLOv8输出格式为 [1,84,8400] 其中84=xywh+conf+80classes
    var outputArray = output.GetTensorDataAsSpan<float>();
    
    for (int i = 0; i < dimensions[2]; i++)  // 遍历8400个预测
    {
        var conf = outputArray[4 + i * dimensions[1]];
        if (conf < confThreshold) continue;
        
        // 解析类别
        int classId = 0;
        float maxClsConf = 0;
        for (int j = 0; j < _classNames.Length; j++) {
            var clsConf = outputArray[5 + j + i * dimensions[1]];
            if (clsConf > maxClsConf) {
                maxClsConf = clsConf;
                classId = j;
            }
        }
        
        // 计算实际坐标
        float x = outputArray[0 + i * dimensions[1]] - outputArray[2 + i * dimensions[1]] / 2;
        float y = outputArray[1 + i * dimensions[1]] - outputArray[3 + i * dimensions[1]] / 2;
        var rect = new Rect((int)x, (int)y, 
                          (int)outputArray[2 + i * dimensions[1]], 
                          (int)outputArray[3 + i * dimensions[1]]);
        
        results.Add(new DetectionResult {
            BoundingBox = rect,
            Confidence = conf * maxClsConf,
            ClassId = classId
        });
    }
    
    // 应用NMS
    return ApplyNMS(results, 0.45f);
}

4. 工业场景下的性能优化

4.1 内存管理黄金法则

在长期运行的工业应用中,内存泄漏会导致系统崩溃:

csharp复制// 安全释放模式示例
public class SafeMat : IDisposable
{
    private Mat _mat;
    private bool _disposed = false;
    
    public SafeMat(Mat mat) => _mat = mat;
    
    public static implicit operator Mat(SafeMat m) => m._mat;
    
    public void Dispose()
    {
        if (_disposed) return;
        _mat?.Dispose();
        _mat = null;
        _disposed = true;
        GC.SuppressFinalize(this);
    }
    
    ~SafeMat() => Dispose();
}

// 使用示例
using var frame = new SafeMat(capture.QueryFrame());
using var resized = new SafeMat(new Mat());
Cv2.Resize(frame, resized, new Size(640, 640));

4.2 推理加速技巧

通过以下方法在RTX 3060上实现了3倍加速:

  1. TensorRT加速
csharp复制var trtOptions = new OrtTensorRTProviderOptions();
trtOptions.UpdateOptions(new Dictionary<string, string> {
    ["device_id"] = "0",
    ["trt_fp16_enable"] = "1",
    ["trt_engine_cache_enable"] = "1",
    ["trt_engine_cache_path"] = "./trt_cache"
});
sessionOptions.AppendExecutionProvider_TensorRT(trtOptions);
  1. 动态批处理
csharp复制// 在模型导出时开启动态批处理
# Python导出命令
yolo export ... batch=1,4,8  # 支持1/4/8三种批大小

// C#端根据负载动态调整
if (_pendingFrames.Count >= 4) {
    var batchInput = PrepareBatchInput(4);
    var batchResults = session.Run(batchInput);
    ProcessBatchResults(batchResults);
}
  1. 混合精度推理
csharp复制sessionOptions.AddSessionConfigEntry("session.enable_fp16_arithmetic", "1");
sessionOptions.AddSessionConfigEntry("session.enable_fp16_storage", "1");

4.3 实时性保障策略

确保稳定帧率的技巧:

  1. 跳帧策略
csharp复制var lastProcessedSeq = 0L;
while (!token.IsCancellationRequested) 
{
    var (frame, seq) = _frameBuffer.GetCurrentFrame();
    if (seq <= lastProcessedSeq) continue;  // 跳过已处理帧
    
    // ...处理逻辑...
    lastProcessedSeq = seq;
}
  1. 动态频率调整
csharp复制// 根据处理耗时动态调整推理间隔
var sw = Stopwatch.StartNew();
ProcessFrame(frame);
sw.Stop();

_inferenceInterval = Math.Clamp(
    (int)(_inferenceInterval * (sw.ElapsedMilliseconds / _targetFrameTime)), 
    10, 100);
  1. GPU-CPU负载平衡
csharp复制// 当GPU利用率超过90%时,降级到CPU处理
var gpuUtil = GetGpuUtilization();  // 通过NVML获取
if (gpuUtil > 90) {
    sessionOptions.AppendExecutionProvider_CPU(0);
    sessionOptions.DisableMemPattern();
}

5. 工业部署实战经验

5.1 常见问题排查指南

故障现象 可能原因 解决方案
画面卡顿 GPU内存不足 降低模型分辨率或使用tiny版本
检测框偏移 预处理未归一化 确保输入数据归一化到0-1范围
内存持续增长 未释放ORTValue 使用using包裹所有推理输出
首次推理慢 未预热模型 启动时用空白图运行5-10次推理
检测漏框 NMS阈值过高 调整iou_threshold到0.3-0.5

5.2 产线部署注意事项

  1. 环境隔离
bash复制# 使用独立conda环境
conda create -n yolo_env python=3.8
conda activate yolo_env
pip install onnxruntime-gpu==1.15.1 opencv-python==4.8.0.74
  1. 服务化部署
csharp复制// 作为Windows服务运行
public class DetectionService : ServiceBase
{
    protected override void OnStart(string[] args)
    {
        _worker = new Thread(InferenceMain);
        _worker.IsBackground = true;
        _worker.Start();
    }
    
    protected override void OnStop()
    {
        _cancellationSource?.Cancel();
        _worker?.Join(5000);
    }
}
  1. 看门狗机制
csharp复制// 监控推理线程健康状态
private void WatchdogThread()
{
    while (!_supervisorToken.IsCancellationRequested)
    {
        if (_lastInferenceTime < DateTime.Now.AddSeconds(-5)) {
            RestartInferenceEngine();
        }
        Thread.Sleep(3000);
    }
}

5.3 模型更新策略

实现热更新模型而不重启应用:

csharp复制public class ModelSwitcher
{
    private InferenceSession _activeSession;
    private readonly object _switchLock = new();
    
    public void SwitchModel(string newModelPath)
    {
        lock (_switchLock) {
            var newSession = CreateSession(newModelPath);
            var old = Interlocked.Exchange(ref _activeSession, newSession);
            old?.Dispose();
        }
    }
    
    public IDisposable GetSessionHandle()
    {
        var session = _activeSession;
        return new SessionHandle(session, _switchLock);
    }
    
    private class SessionHandle : IDisposable
    {
        private InferenceSession _session;
        private object _lock;
        
        public SessionHandle(InferenceSession s, object l) {
            _session = s;
            _lock = l;
            Monitor.Enter(_lock);
        }
        
        public void Dispose() {
            Monitor.Exit(_lock);
        }
    }
}

6. 扩展功能实现

6.1 PLC通讯集成

通过S7.NET库与西门子PLC交互:

csharp复制var plc = new Plc(CpuType.S71200, "192.168.0.10", 0, 1);
plc.Open();

// 写入检测结果
if (defects.Count > 0) {
    plc.Write("DB1.DBW0", (short)1);  // 故障信号
    plc.Write("DB1.DBD2", defects[0].ClassId);  // 缺陷类型
}

// 读取启动信号
var runSignal = plc.Read("I0.0");

6.2 检测结果数据库存储

使用Entity Framework Core记录检测历史:

csharp复制public class DetectionContext : DbContext
{
    public DbSet<InspectionRecord> Records { get; set; }
    
    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder options)
        => options.UseSqlite("Data Source=inspections.db");
}

public class InspectionRecord
{
    public int Id { get; set; }
    public DateTime Timestamp { get; set; }
    public string ProductId { get; set; }
    public string DefectType { get; set; }
    public float Confidence { get; set; }
    public byte[] Snapshot { get; set; }  // JPEG格式缩略图
}

// 使用示例
using var db = new DetectionContext();
db.Records.Add(new InspectionRecord {
    Timestamp = DateTime.Now,
    ProductId = Guid.NewGuid().ToString(),
    DefectType = result.ClassName,
    Confidence = result.Confidence,
    Snapshot = CompressImage(frame) 
});
db.SaveChanges();

6.3 可视化增强技巧

  1. 自定义渲染
csharp复制protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
{
    base.OnPaint(e);
    
    // 绘制FPS计数器
    e.Graphics.DrawString($"FPS: {_currentFps}", 
        new Font("Arial", 12), 
        Brushes.Green, 
        new Point(10, 10));
    
    // 绘制检测热力图
    if (_heatmap != null) {
        using var heatmapImg = _heatmap.ToBitmap();
        e.Graphics.DrawImage(heatmapImg, 
            new Rectangle(Width - 210, Height - 210, 200, 200));
    }
}
  1. 报警动画效果
csharp复制private async void PlayAlarmAnimation()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        this.BackColor = Color.Red;
        await Task.Delay(200);
        this.BackColor = SystemColors.Control;
        await Task.Delay(200);
    }
}

7. 性能优化深度解析

7.1 视频解码加速

使用硬件加速解码提升采集性能:

csharp复制// 启用NVIDIA硬解码
var capture = new VideoCapture();
capture.Set(VideoCaptureProperties.CAP_PROP_HW_ACCELERATION, 
            VideoAccelerationType.D3D11);

// 或者使用FFMPEG解码
capture.Set(VideoCaptureProperties.CAP_PROP_OPENCV_FFMPEG_CAPTURE_OPTIONS, 
            "hwaccel;cuvid;");

7.2 推理流水线优化

通过异步流水线提升吞吐量:

csharp复制// 三级流水线设计
var preprocessChannel = Channel.CreateBounded<Mat>(5);
var inferenceChannel = Channel.CreateBounded<float[]>(5);
var postprocessChannel = Channel.CreateBounded<Result>(5);

// 预处理线程
async Task PreprocessWorker()
{
    await foreach (var frame in preprocessChannel.Reader.ReadAllAsync()) {
        using (frame) {
            var tensor = Preprocess(frame);
            await inferenceChannel.Writer.WriteAsync(tensor);
        }
    }
}

// 推理线程
async Task InferenceWorker()
{
    await foreach (var tensor in inferenceChannel.Reader.ReadAllAsync()) {
        var output = _session.Run(tensor);
        await postprocessChannel.Writer.WriteAsync(output);
    }
}

// 后处理线程
async Task PostprocessWorker()
{
    await foreach (var output in postprocessChannel.Reader.ReadAllAsync()) {
        var results = Postprocess(output);
        UpdateUI(results);
    }
}

7.3 模型量化实践

将FP32模型量化为INT8提升速度:

python复制# 使用ONNX Runtime的量化工具
python -m onnxruntime.quantization.preprocess \
    --input yolov8n.onnx \
    --output yolov8n_quantized.onnx \
    --opset 12
    
python -m onnxruntime.quantization.quantize \
    --model yolov8n_quantized.onnx \
    --output yolov8n_int8.onnx \
    --quant_format QOperator

C#端加载量化模型:

csharp复制var sessionOptions = new SessionOptions();
sessionOptions.AddSessionConfigEntry("session.intra_op_num_threads", "4");
sessionOptions.AddSessionConfigEntry("session.inter_op_num_threads", "2");
sessionOptions.AppendExecutionProvider_CPU(0);  // 量化模型建议用CPU

var session = new InferenceSession("yolov8n_int8.onnx", sessionOptions);

8. 异常处理与日志系统

8.1 健壮的错误处理框架

csharp复制public class DetectionEngine
{
    private readonly ILogger _logger;
    
    public async Task RunInferenceLoop()
    {
        while (!_token.IsCancellationRequested) 
        {
            try {
                var frame = await GetNextFrameAsync();
                var results = await DetectAsync(frame);
                await HandleResultsAsync(results);
            }
            catch (OperationCanceledException) {
                _logger.LogInformation("检测任务已取消");
                break;
            }
            catch (Exception ex) {
                _logger.LogError(ex, "推理循环异常");
                await RecoveryProcedure();  // 恢复流程
            }
        }
    }
    
    private async Task RecoveryProcedure()
    {
        try {
            await Task.Delay(1000);  // 等待1秒
            
            // 重置资源
            _frameBuffer?.Dispose();
            _frameBuffer = new FrameBuffer();
            
            // 重连相机
            _capture?.Release();
            _capture = new VideoCapture(_cameraIndex);
            
            // 预热模型
            await WarmUpModelAsync();
        }
        catch (Exception ex) {
            _logger.LogCritical(ex, "恢复流程失败");
            throw;  // 向上抛出
        }
    }
}

8.2 结构化日志实现

使用Serilog记录运行日志:

csharp复制var logger = new LoggerConfiguration()
    .WriteTo.Console(outputTemplate: "[{Timestamp:HH:mm:ss} {Level}] {Message}{NewLine}{Exception}")
    .WriteTo.File("logs/detection-.log", 
        rollingInterval: RollingInterval.Day,
        outputTemplate: "{Timestamp:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff zzz} [{Level:u3}] {Message:lj}{NewLine}{Exception}")
    .CreateLogger();

// 记录带上下文的日志
logger.Information("启动检测引擎,模型: {ModelName}, 分辨率: {Width}x{Height}", 
    Path.GetFileName(modelPath), 
    inputWidth, 
    inputHeight);

// 记录性能指标
logger.Information("推理耗时: {InferenceTime}ms, 预处理: {PreprocessTime}ms", 
    stopwatch.ElapsedMilliseconds, 
    preprocessStopwatch.ElapsedMilliseconds);

9. 部署与维护实战

9.1 安装包制作指南

使用Inno Setup创建安装程序:

iss复制[Setup]
AppName=智能检测系统
AppVersion=1.2.0
DefaultDirName={pf}\SmartInspection
DefaultGroupName=智能检测
OutputDir=output
OutputBaseFilename=SmartInspection_Setup
Compression=lzma2
SolidCompression=yes

[Files]
Source: "Release\*"; DestDir: "{app}"; Flags: ignoreversion recursesubdirs

[Icons]
Name: "{group}\启动检测系统"; Filename: "{app}\SmartInspection.exe"
Name: "{commondesktop}\智能检测系统"; Filename: "{app}\SmartInspection.exe"

[Run]
Filename: "{app}\vc_redist.x64.exe"; Parameters: "/install /quiet /norestart"; StatusMsg: "安装VC++运行库..."
Filename: "{app}\cudnn_installer.exe"; Parameters: "/S"; StatusMsg: "安装CUDA组件..."
Filename: "{app}\SmartInspection.exe"; Description: "启动智能检测系统"; Flags: postinstall nowait

9.2 远程监控实现

通过MQTT上报运行状态:

csharp复制var factory = new MqttFactory();
var client = factory.CreateMqttClient();

var options = new MqttClientOptionsBuilder()
    .WithTcpServer("iot.example.com", 1883)
    .WithCredentials("inspection", "password123")
    .Build();

await client.ConnectAsync(options);

// 定期上报状态
_ = Task.Run(async () => {
    while (!_token.IsCancellationRequested) {
        var message = new MqttApplicationMessageBuilder()
            .WithTopic("inspection/status")
            .WithPayload(JsonConvert.SerializeObject(new {
                Timestamp = DateTime.Now,
                FPS = _currentFps,
                Memory = Process.GetCurrentProcess().WorkingSet64 / 1024 / 1024,
                GPU = GetGpuUtilization()
            }))
            .Build();
        
        await client.PublishAsync(message);
        await Task.Delay(5000, _token);
    }
});

9.3 自动化测试方案

使用Appium进行UI自动化测试:

csharp复制[TestFixture]
public class InspectionUITests
{
    private AppiumDriver<WindowsElement> _driver;
    
    [SetUp]
    public void Setup()
    {
        var options = new AppiumOptions();
        options.AddAdditionalCapability("app", @"C:\Program Files\SmartInspection\SmartInspection.exe");
        options.AddAdditionalCapability("deviceName", "WindowsPC");
        _driver = new WindowsDriver<WindowsElement>(new Uri("http://127.0.0.1:4723"), options);
    }
    
    [Test]
    public void TestDetectionWorkflow()
    {
        var startBtn = _driver.FindElementByName("开始检测");
        startBtn.Click();
        
        Thread.Sleep(5000);  // 等待检测
        
        var resultLabel = _driver.FindElementByAccessibilityId("lblResult");
        Assert.That(resultLabel.Text, Does.Contain("OK").Or.Contain("NG"));
    }
    
    [TearDown]
    public void TearDown() => _driver?.Quit();
}

10. 项目演进方向

10.1 模型持续学习方案

设计模型在线更新机制:

python复制# Flask服务接收新样本
@app.route('/upload', methods=['POST'])
def upload_sample():
    image = request.files['image']
    annotations = request.form['annotations']
    
    # 存储到训练集
    save_to_training_set(image, annotations)
    
    # 触发增量训练
    if should_retrain():  # 根据样本数量等条件
        threading.Thread(target=train_incremental_model).start()
    
    return jsonify(success=True)

def train_incremental_model():
    # 加载基础模型
    model = YOLO('yolov8n.pt')  
    
    # 增量训练
    model.train(
        data='dataset.yaml',
        epochs=10,
        imgsz=640,
        batch=16,
        resume=True,  # 增量训练
        cache='ram'  # 加速训练
    )
    
    # 导出新ONNX
    model.export(format='onnx', simplify=True)
    
    # 推送到生产环境
    upload_to_production('yolov8n_updated.onnx')

10.2 多相机协同方案

csharp复制public class MultiCameraManager
{
    private List<CameraWorker> _workers = new();
    private ResultAggregator _aggregator = new();
    
    public void AddCamera(string rtspUrl)
    {
        var worker = new CameraWorker(rtspUrl);
        worker.ResultsReady += (s, e) => _aggregator.Process(e.Results);
        _workers.Add(worker);
    }
    
    public void StartAll()
    {
        foreach (var w in _workers) {
            w.Start();
        }
    }
}

public class ResultAggregator
{
    private Dictionary<int, List<DetectionResult>> _buffer = new();
    
    public void Process(CameraResult result)
    {
        lock (_buffer) {
            if (!_buffer.ContainsKey(result.CameraId)) {
                _buffer[result.CameraId] = new List<DetectionResult>();
            }
            
            _buffer[result.CameraId] = result.Detections;
            
            // 每收到3个相机结果就触发一次聚合
            if (_buffer.Count >= 3) {
                var finalResults = MergeResults(_buffer.Values);
                OnFinalResultsReady(finalResults);
                _buffer.Clear();
            }
        }
    }
}

10.3 边缘计算集成

将部分计算下放到边缘设备:

csharp复制public class EdgeComputingService
{
    private readonly UdpClient _udpClient = new(11000);
    
    public async Task StartAsync()
    {
        while (true) {
            var result = await _udpClient.ReceiveAsync();
            var detections = ParseEdgeResults(result.Buffer);
            
            // 与本地结果融合
            var merged = MergeWithLocalResults(detections);
            UpdateUI(merged);
        }
    }
    
    private List<DetectionResult> ParseEdgeResults(byte[] data)
    {
        using var ms = new MemoryStream(data);
        using var reader = new BinaryReader(ms);
        
        var count = reader.ReadInt32();
        var results = new List<DetectionResult>(count);
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            results.Add(new DetectionResult {
                X = reader.ReadSingle(),
                Y = reader.ReadSingle(),
                Width = reader.ReadSingle(),
                Height = reader.ReadSingle(),
                Confidence = reader.ReadSingle(),
                ClassId = reader.ReadInt32()
            });
        }
        
        return results;
    }
}

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