Implementation of Image Security System for CCTV Using Analysis Technique of Color Informations

http://dx.doi.org/10.7236/JIWIT.2012.12.5.219

색 정보 분석 기법을 이용한

효율적인 CCTV 영상 보안 시스템의 구현

Implementation of Image Security System for CCTV Using Analysis Technique of Color Informations

요 약 본 논문에서는 색 정보 분석기법을 이용한 효율적인

영상 보안 시스템의 설계 및 구현에 관하여 기 술한다

기존의 방법에서는 주로 압축 알고리듬과 암호화 기법을 이용하여 데이터 처리 비용을 절감하였다

그러나 본 논문에는 데이터의 절대량을 감소시키기 위하여 영상 데이터의 중복 요소 제거를 위한 색 정보 분석 기법을 제안 한다

터널링 기법을 이용하여

영상 보안 시스템의 성능을 향상 시키는 방법을 제안한다

본 논문에서 제안하는 방법을 사용하면 대용량 정보의 효율적인 처리 및 보안 문제를 해결할 수 있으며

구현 결과를 통 하여 처리 대상이 되는 영상 데이터가 대폭 감소됨을 확인하였다

*정회원, ㈜인성아이씨티 대표이사

**준회원, 안양대학교 컴퓨터공학과 교수

접수일자: 2012년 8월 10일, 수정완료 : 2012년 9월 11일 게재확정일자: 2012년 10월 12일

Received: 10 August 2012 / Revised: 11 September 2012 / Accepted: 12 October 2012

Dept. of Computer Science Engineering, Anyang University, Korea

Ⅱ. 기존의 영상 정보 처리 방법

1. 영상 정보의 가공

2. 전송 경로의 보호

III. 색 정보 분석 기법을 이용한 CCTV 영상 보안 시스템 설계

그림 1. 제안하는 영상 보안 시스템의 구조

Fig 1. Proposed Structure of Image Security System

2. 색 정보 분석 기법을 이용한 영상 정보 가공

그림 2. 제안하는 시스템의 데이터 흐름도

Fig 2. Proposed System Data Flow Diagram

__{ }

__{ }

__{ }

__{ }

__{ }

__{ }

  ^{ }_{  }



^{ }_{  }



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^{ }_{  }



_   _{ }

^_{  }

^^^^^^^^^^

_   _{  }

^_{  }

^^^^^^^^^^

--- +Notation

D : Frame Data, R : Red, G : Green, B : Blue Y : 휘도신호, U : 적색성분의 차, V : 청색성분의 차 T : Time, FH : Frame Height, FW : Frame Width

그림 3. 두 영상간의 상관관계 분석을 위한 함수 Fig 3. Functions for correlation analysis

between two images

Picture Frame Size

Block Size Position

Width Height X Y

bit 12 12 8 8 8

range 1～4096 1～4096 1～256 1～256 1～256 contents 가로크기 세로크기 블록크기 가로위치 세로위치 표 1. 제안하는 Block Header

Table 1. Proposed Block Header

Frame Block Position Pixel#1 Pixel#2 Pixel#n-1 Pixel#n 12 12 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

추가된 블록 정보 원본 그림 정보 표 2. 제안하는 파일 구조

Table 2. Proposed File Structure

Size(pixel) Motion Estimation Proposed Frame : 200*200

Block : 4*4 Search Range :

Block # ((200/4)~(200-4))² 1 Block Operation # 256 Operation # 9,834,496

Operation # 40,000 표 3. 전처리기 연산 비교표

Table 3. Comparison Table of Pre-processor

1. 전처리기의 영상 정보 가공 결과

그림 4. 영상 가공 결과

Fig 4. Processing Result of Image

size difference

pixel block pixel block

1 1 1 33.6% 33.5%

5 125 5 23.1% 40.8%

10 1000 10 13.0% 38.3%

표 4. 영상 가공 결과 정리표

Table 4. Processing Report of Image

그림 5. 시간차에 따른 색차(RGB) 분포

Fig 5. Distribution of Chrominance at Difference Range

그림 6. 블록 크기와 허용 오차와의 관계

Fig 6. Relation of Block Size and Tolerance

그림 7. RGB 값 변화에 따른 영상 정보 비교 Fig 7. Comparison of Image data according

to changing RGB values

그림 8. Block Size 와 Send Data의 관계 Fig 8. Relation of Block Size and Send Data

그림 9. 영상 복원 처리 과정

Fig 9. Image Reconstruction Processing

그림 10. VPN Packet(Wireshark) Fig 10. VPN Packet(Wireshark)

그림 11. CCTV 영상 보안 시스템의 테스트 베드 Fig 11. Testbed for CCTV Image Security System

그림 12. 영상 보안 시스템의 Viewer Fig 12. Security Image System Viewer

Implementation of Image Security System for CCTV Using Analysis Technique of Color Informations

JIWIT 2012-5-28

Implementation of Image Security System for CCTV Using Analysis Technique of Color Informations

유수봉

, 강민섭

Su-Bong Ryu, Min-Sup Kang

CCTV

.

.

.

SSL/VPN

CCTV

.

,

.

Key Words : CCTV, image security system, color informations, SSL, VPN

CCTV(공중망을 사용하는 네트워크 CCTV 포함)는 범죄예방, 증거확보, 시설안전, 화재예방, 교통정보제공, 법규위반단속, 공항/항만 관리, 기차/지하철 관리 등 공 익을 위해 설치되고 있다.

현재 널리 사용되는 다양한 멀티미디어 시스템들은

화상 회의와 같은 1:1 대칭 구조이거나, 소수의 공급자가

생산한 다수의 영상을 다수의 수요자가 소비하는 소비자

중심의 비대칭 구조를 지원하도록 설계되어있다. 그러나

공공기관에 설치되어 운용 중인 CCTV 영상 감시 시스

템은 보다 광범위한 지역에 다수의 카메라 장치를 설치

을 이용하여 전달되는 영상 정보의 기밀성을 보장하는 영상 보안 시스템을 구현하고 검증한다.

실시간 영상감시의 응용분야는 매우 다양하며 가장 핵심이 되는 요소는 네트워크를 통하여 실시간으로 JPEG 영상을 전송하는 영상전송 모듈이다. 그러나, 대다 수의 NCS 벤더들이 제공하는 컴포넌트들은 여러 가지

.

이러한 문제를 위해 개발된 SSL은 Netscape사에서

개발한 보안 프로토콜로서, TCP/IP 프로토콜의

Application 층과 TCP 층 사이에서 안전한 통신을 위한

표준이다. Netscape사에서 개발된 SSL은 상호 인증, 데

이터 무결성, 기밀성을 위한 암호화 등을 제공함으로써

클라이언트와 서버 사이에 안전한 통신을 제공한다. SSL

은 암호 및 인증 과정을 수행을 하면서 구축의 용이성,

융통성 부여하여 브라우저에서 자체적으로 지원되는 솔

루션을 제공하기에 구축과 사용이 편리하고 안전한 시스

템이다. VPN(Virtual Private Network)은 인터넷과 같은

공중망에서 사설 전용망과 동일한 기능의 서비스를 제공

하는 네트워크의 한 형태로서 공중망(인터넷망)을 이용

하여 사설망의 특성과 이점을 유지하면서 비용을 획기적 으로 절감할 수 있는 대안으로 제시된 기술이다. 즉, 전용 회선이 갖는 보안성과 공중망이 갖는 확장성 및 저비용 의 특성을 제공하는 네트워크이다

.

일반적인 CCTV 영상 시스템은 카메라와 비디오 서버 로 구성된 현장단(CCTV Side)과 네트워크 서버와 저장 장치로 구성된 센터단(IDC Side)으로 구분하며 이들은 전용선이나 공중망을 사용하여 망을 구성한다.

그림 1은 본 논문에서 제안하는 색 정보를 이용한 효 율적인 CCTV 영상 보안 시스템의 구조이다.

영상 DB 는 전송 받은 영상 정보를 효율적으로 저장보관 하면서 인가받은 사용자에게 제공한다.

그림 2는 제안하는 시스템의 데이터 흐름도를 나타내 고 있다.

가. 전처리기의 영상 정보 가공

CCTV 카메라는 고정된 지역 또는 장소를 상시 감시

하고 이로부터 영상정보를 채득하여 이를 IDC (Internet

Data Center) 로 전달하여 보관하고 관리한다. 고정된 지

역 또는 장소만을 상시 감시하는 CCTV 는 그 고유의 특

성상 취급하는 영상 정보에 불필요한 중복 요소가 다른

영상에 비하여 많이 포함되어 있다. 시간차에 의한 영상

정보(프레임)의 상관관계 분석은 영상의 대상 영역의 범

위에 따라 의미 있는 값을 추출할 수 있는 수준을 설정하

고 전체 화면의 의미 있는 값의 범위를 Block 으로 구분

하여 처리한다. 중복 요소를 제거하는 방법은 Frame 내

의 Pixel 정보를 기반으로 추출하고 Pixel의 요소 값을 변

경하거나 중복 영역을 제거하는 것으로 이루어진다.

Frame을 구성하는 Pixel 정보는 RGB 로 구성되며 이를 이용하여 대상 영상 정보의 특성을 밝기 우선과 색상 우 선으로 구분하여 상관관계를 분석할 수 있다.

본 논문에서는 ITU-R BT.601에서 정한 상수값을 이 용하였으며, 두 영상간의 상관관계 분석은 그림 3과 같은 함수를 정의하여 사용한다.























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



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

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

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^

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^

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