KR100628966B1 - 보안 영상처리 시스템 - Google Patents

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KR100628966B1
KR100628966B1 KR1020050078395A KR20050078395A KR100628966B1 KR 100628966 B1 KR100628966 B1 KR 100628966B1 KR 1020050078395 A KR1020050078395 A KR 1020050078395A KR 20050078395 A KR20050078395 A KR 20050078395A KR 100628966 B1 KR100628966 B1 KR 100628966B1
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최규만
이성우
이승엽
김항곤
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주식회사 비에스텍
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Abstract

본 발명은 영상처리 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 영상처리 시스템은 광학계로부터 입력되는 화상의 광신호를 촬상소자를 통해 전기신호로 변환하여 화상데이터를 생성하는 화상데이터 생성부와, 상기 화상데이터를 압축하는 데이터 압축부와, 압축된 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 처리하는 암호화모듈 및 암호화된 상기 화상데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송부를 구비하는 보안 카메라; 및 상기 보안 카메라로부터 전송되는 상기 화상데이터를 수신하는 데이터 수신부와, 수신한 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘에 대응하는 복호화 알고리즘을 이용하여 압축된 상기 화상데이터로 복원하는 복호화모듈과, 압축된 상기 화상데이터의 압축을 해제하는 압축해제부를 구비하는 영상처리장치;를 포함한다. 따라서, 디지털 영상데이터를 압축 및 암호화함으로써, 디지털 영상데이터가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 적은 용량의 디지털 영상데이터를 제공할 수 있다.
영상, 암호화, 압축, 보안, 카메라, 감시, 데이터

Description

보안 영상처리 시스템{System for security image processing}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 암호화모듈 제어부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템에 구비되는 화상데이터 생성부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 암호화모듈에 대한 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템의 상세 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 암호화모 듈 제어부의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 변환부의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 복원부의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템의 상세 구성도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100, 500...암호화모듈 제어부 200, 600...보안 카메라
300, 700...영상처리장치 400, 800...디스플레이
D0, D10...화상데이터 D1...압축된 화상데이터
D3, D14...압축/암호화된 화상데이터 D12...암호화된 화상데이터
D13...압축된 화상데이터
K1...마스터키 K2...세션키
K3...서버 공개키 K4...암호화된 세션키
본 발명은 영상처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 촬영에 의해 생성되는 영상 데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 처리하는 영상처리 시스템에 관한 것이다.
범죄에 대비하기 위하여, 범죄가 예상되는 지역(예컨대, 은행, 편의점, 상점 등)에 CCTV를 설치하여 특정구역의 영상을 촬영하였으나, 제한된 용량의 비디오 테이프를 이용하여 많은 양의 영상데이터를 저장해야 하기 때문에 영상의 화질이 저하되고, 비디오 테이프의 재사용으로 인해 녹화 선명도가 감소하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 디지털 카메라를 이용한 영상 감시 시스템이 사용되고 있다. 디지털 카메라를 이용한 영상 감시 시스템은 CCTV의 문제점을 보완하고, 원격지 감시와 여러 가지 편리한 기능을 손쉽게 제공할 수 있어 보안시스템에 널리 사용되고 있다.
상기 디지털 카메라를 이용한 영상 감시 시스템은 디지털 영상데이터를 디지털 방식으로 전송하고, 영상데이터를 하드디스크(HDD)나 디지털 비디오 디스크(DVD) 등의 저장매체에 디지털 방식으로 저장한다.
그러나, 디지털 데이터는 복제가 용이하기 때문에 영상데이터가 복제되거나 유출되어 범죄에 악용될 우려가 있다. 또한, 영상데이터를 저장하기 위하여 많은 양의 저장매체가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 촬영된 디지털 영상데이터를 암호화하여 전송함으로써, 디지털 영상데이터가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 영상처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 영상처리 시스템은 광학계로부터 입력되는 피사체의 광신호를 촬상소자를 통해 전기신호로 변환하여 화상데이터를 생성하는 화상데이터 생성부와, 상기 화상데이터를 압축하는 데이터 압축부와, 압축된 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 처리하는 암호화모듈 및 암호화된 상기 화상데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송부를 구비하는 보안 카메라; 및 상기 보안 카메라로부터 전송되는 상기 화상데이터를 수신하는 데이터 수신부와, 수신한 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘에 대응하는 복호화 알고리즘을 이용하여 압축된 상기 화상데이터로 복원하는 복호화모듈과, 압축된 상기 화상데이터의 압축을 해제하는 압축해제부를 구비하는 영상처리장치;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 영상처리 시스템은 광학계로부터 입력되는 화상의 광신호를 촬상소자를 통해 전기신호로 변환하여 화상데이터를 생성하는 화상데이터 생성부와, 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 처리하는 제 1암호화모듈 및 암호화된 상기 화상데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송부를 구비하는 보안 카메라; 및 상기 보안 카메라로부터 전송되는 상기 화상데이터를 수신하는 데이터 수신부와, 제 1암호화모듈을 통해 암호화된 상기 화상데이터를 복원하여 압축하고, 소정의 암호화 알고리즘을 통해 다시 암호화하여 저장하는 데이터 변환부 및 상기 데이터 변환부에 저장된 상기 화상데이터의 암호와 압축을 해제하는 데이터 복원부를 구비하는 영상처리장치;를 구비한다..
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 영상처리 시스템은 보안 카메라(200), 영상처리장치(300) 및 디스플레이(400)를 구비한다.
보안 카메라(200)는 피사체의 광신호를 입력받아 화상데이터(D0)를 생성하는 화상데이터 생성부(210), 화상데이터(D0)를 압축하는 데이터 압축부(220), 압축된 화상데이터(D1)를 암호화하는 암호화모듈(230) 및 데이터 전송부(240)를 포함한다.
화상데이터 생성부(210)는 피사체(촬영 대상물)에서 입사되는 반사광을 입사받아 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호를 영상데이터로 변환시켜 피사체의 휘도 및 색차신호를 포함하는 화상데이터(D0)를 생성한다.
데이터 압축부(220)는 피사체의 휘도 및 색차신호를 포함하는 화상데이터(D0)를 데이터 인코딩을 통해 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 및 MPEG-4와 같은 포맷을 갖는 데이터스트림으로 변환한다.
한편, 영상신호는 ITU-RO 601 규격에 따라 휘도(Y)와 색차신호(Cb, Cr)로 나누어 이에 대한 비율로 표시하며(예컨대, 4:2:0 포맷), 휘도와 색차신호를 보정하지 않은 상태를 4:4:4 포맷으로 정의한다. 인간의 눈이 휘도에 민감한 반면 색차신호의 변화에는 덜 민감하므로 영상신호의 데이터 량을 감소시키기 위하여 색차신호를 삭감하고, 영상신호의 색차신호를 감소시킨 영상신호는 소정의 포맷으로 정의한다. 예컨대, 색차신호를 1/2로 감소시킨 포맷을 4:2:2 포맷으로 정의하고, 1/4로 감소시킨 포맷을 4:2:0 포맷으로 정의한다.
본 발명의 실시예에서 데이터 압축부(220)는 전술한 방법을 통해 화상데이터(D0)를 4:2:0 포맷으로 압축한다.
암호화모듈(230)은 압축된 화상데이터(D1)를 세션키를 통해 암호화하여 압축/암호화된 화상데이터(D3)로 변환한다.
데이터 전송부(240)는 압축/암호화된 화상데이터(D3)를 컴퓨터, 저장매체 또는 영상 표시장치 등의 영상 입/출력이 가능한 외부장치로 전송한다.
영상 표시장치(300)는 데이터 수신부(310), 복호화모듈(320) 및 압축해제부(330)를 구비하며, 보안 카메라(200)로부터 수신한 상기 화상데이터의 암호와 압축을 해제하여 디스플레이에 전송한다.
데이터 수신부(310)는 통신수단(예컨대, USB통신선, 병렬통신선 및 UART(Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter)를 구비한 유/무선 통신망 등)을 통해 데이터 전송부(240)로부터 전송되는 신호를 약속된 프로토콜을 기반으로 수신하고, 데이터 전송시 발생하는 노이즈를 제거한다.
복호화모듈(320)은 보안 카메라(200)를 통해서 암호화된 상기 화상데이터(D3)를 복호화한다. 이때, 복호화모듈(320)은 암호화된 세션키(K4)를 우선적으로 복호화하여 세션키(K2)를 획득하고, 세션키(K2)를 통해서 암호화된 화상데이터(D3)를 복호화한다.
압축해제부(330)는 소정의 포맷(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 또는 MPEG-4)으로 압축처리된 화상데이터(D1)를 디코딩하여 디스플레이(400)에 표시할 수 있는 휘도 및 색차신호로 이루어진 화상데이터(D0)로 변환한다.
또한, 바람직하게 본 발명에 따른 영상처리 시스템은 암호화모듈의 작동 여부를 제어할 수 있는 암호화모듈 제어부(100)(도 2참조)를 더 구비할 수 있다.
암호화모듈 제어부는 외부입력장치(110), 스위치 제어기(120), 암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)를 구비한다.
외부입력장치(110)는 영상처리 시스템의 관리자가 보안 카메라(200) 또는 영상처리장치(300)에 연결되며, 암호화모듈(230)의 ON/OFF를 제어할 수 있는 신호를 입력받을 수 있도록 마련된다.
스위치 제어기(120)는 암호화모듈(230)의 입력단에 연결된 암호화 스위치(SW1) 및 암호화모듈(320)의 입력단에 연결된 복호화 스위치(SW2)를 제어한다.
암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)는 스위치 제어기(120)로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위치가 전환된다.
상기 화상데이터의 암호화가 요청되는 경우, 암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)는 동시에 1-2단자로 연결되고, 상기 화상데이터를 암호화모듈(230) 및 복호화모듈(320)로 전송한다.
한편, 상기 화상데이터의 암호화가 요청되지 않는 경우, 암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)는 동시에 1-3단자로 연결되고, 상기 화상데이터는 암호화모듈(230) 및 복호화모듈(320)로 입력되지 않도록 바이패스 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템에 구비되는 화상데이터 생성부의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화상데이터 생성부(210)는 광학계(211), 촬상소자(212) 및 신호처리부(213)를 구비한다. 통상의 카메라 렌즈부와 같은 광학계(211)는 피사체(촬영 대상물)에서 입사되는 반사광을 촬상소자(212)로 유도하고, 촬상소자(212)는 상기 반사광(광신호)을 전기신호로 변환한다. 상기 전기신호는 신호처리부(213)에 입력되고, 신호처리부(213)는 전기신호를 영상데이터로 변환시키는 프로세스를 통해 피사체의 휘도 및 색차신호를 포함하는 화상데이터(D0)를 생성한다. 여기서, 광학계(211)는 통상의 카메라 렌즈가 될 수 있고, 촬상소자(212)는 CCD(charge coupled devices) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)와 같은 이미지 센서를 포함한다.
바람직하게, 화상데이터 생성부(210)는 촬영된 영상에 촬영관련정보(예컨대, 카메라의 고유코드 또는 촬영시각 등)를 결합하는 라벨링 처리부(114)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보안 카메라에 채택되는 암호화모듈(230)에 대한 상세 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 암호화모듈(230)은 암호변환부(231), 다이제스트 계산부 (233), 인증정보 확인부(234), 세션키 암호화부(235) 및 임시메모리(236)를 구비한다.
암호변환부(231)는 데이터 압축부(220)로부터 전송된 화상 데이터(D1)를 세션(session)키(K2)로 암호화한다. 여기서, 세션키(K2)는 통신을 하는 상대방끼리 하나의 통신 세션 동안에만 사용하는 암호화키로서, 화상정보를 암호화할 때마다 실시간으로 생성되며, 암호화된 화상데이터를 전송받는 장치에서 미리 알고 있어야만 암호화 데이터를 복호화할 수 있다. 따라서, 암호화 데이터를 생성하는 세션키(K2)를 생성하기 위해 마스터키(K1)가 본 발명의 디지털 카메라 설계자에 의해 마련된다. 또한, 정형적인 마스터키를 통해 세션키(K2)가 생성될 경우 보안성이 떨어지므로, 난수 발생기(132)를 통해 랜덤하게 발생되는 난수를 상기 마스터키와 결합하여 세션키(K2)를 생성하는 것이 바람직하다.
다이제스트 계산부(233)는 암호변환부(231)로부터 암호화된 화상데이터(D2)를 입력받고, 해쉬 함수(알고리즘)를 실행하여 암호화된 화상데이터(D2)에 대한 해쉬값을 계산한다. 계산된 해쉬값은 인증정보 확인부(234)로 전송되고, 인증정보 전송부(134)가 입력받는 개인키를 통해 인증정보를 생성한다.
여기서, 인증정보 확인부(313)는 키패드와 같은 입력장치를 통해 사용자가 알고 있는 개인키를 입력하는 방식, 개인키를 저장하고 있는 메모리 카드나 IC 카드를 통해 개인키를 입력하는 방식, 개인의 고유한 음성정보를 이용하여 개인키를 입력하는 방식, 지문 인식수단을 구비하여 사용자의 지문 인식에 의한 개인키를 입력하는 방식 또는 카메라의 접안 렌즈 부분에 홍채 인식부를 설치하여 홍채 인식에 의해 개인키를 입력하는 방식 등을 사용하여 개인키를 입력받을 수 있다.
한편, 세션키 암호화부(235)는 서버 공개키(K3)를 이용하여 암호화 데이터를 만들기 위해 사용되는 세션키(K2) 자체를 암호화한다.
상기 임시 메모리(136)는 상기 인증정보, 암호화된 화상데이터(D2) 및 암호화된 세션키(K4)를 큐의 형태로 축적한다. 따라서, 이렇게 축적된 데이터는 하나씩 데이터 전송부(240)를 통해 외부로 전송된다.
이하, 전술한 구성요소와 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리 시스템의 동작을 설명한다.
촬영 대상(피사체)으로부터의 반사광이 광학계(211)를 통해 입사되면, 촬상소자(212)는 광학계(211)를 통해 입력된 화상의 광신호를 전기신호로 변환한다. 그리고 신호처리부(213)는 촬상소자(212)에 의해 변환된 전기신호를 휘도(Y)와 색채신호(Cb, Cr)를 구비하는 화상데이터(D0)로 변환한다.
또한, 화상데이터(D0)는 라벨링 처리부(214)로 전송되고, 라벨링 처리부 (214)는 화상데이터(D0)와 촬영에 관련된 촬영정보(예컨대, 카메라의 고유코드, 촬영시각, 데이터 무결성 또는 데이터보안 등)를 결합한다.
따라서, 광학계(211), 촬상소자(212), 신호처리부(213) 및 라벨링 처리부(214)를 거친 반사광은 화상데이터(D0)로 생성된다.
데이터 압축부(220)에서 화상데이터(D0)는 인코딩을 통해 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 및 MPEG-4와 같은 포맷을 갖는 데이터스트림으로 변환되고, ITU-RO 601 규격에 따라 4:2:0 포맷으로 압축된다.
한편, 영상처리 시스템의 관리자가 보안 카메라(200) 또는 영상처리장치(300)에 연결된 외부입력장치(110)를 이용하여 상기 화상데이터(D1)의 암호화를 요하면, 스위치제어기(120)는 암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)는 동시에 1-2단자로 연결시킨다. 이에 따라, 상기 화상데이터는 암호화모듈(230)로 전송된다. 그러나, 외부입력장치(110)를 이용하여 입력되는 제어신호가 상기 화상데이터(D1)의 암호화를 요청하지 않으면, 스위치제어기(120)는 암호화 스위치(SW1) 및 복호화 스위치(SW2)를 동시에 1-3단자로 연결시킨다. 이에 따라, 상기 화상데이터는 데이터 전송부(240)로 전송된다.
압축된 화상데이터(D1)가 암호화모듈(230)로 전송되면, 화상데이터(D1)는 암호 변환부(231)로 전달되고, 암호변환부(231)는 화상데이터(D1)를 세션키(K2)를 이용하여 암호화하고, 암호화된 화상데이터(D2)를 다이제스트 계산부(233)로 전송한다.
이때, 암호화된 화상데이터(D3)를 생성하기 위해 SEED(국내 표준의 블록 암호화 알고리즘), DES(data encryption standard), IDEA, RC2, RC5 등의 암호화 알고리즘이 사용될 수 있다.
한편, 화상데이터(D1)를 암호화된 화상데이터(D2)로 변환하기 위해서는 세션키(K2)가 요구된다. 세션키(K2)는 마스터키(K1)를 통해 생성된다. 여기서, 세션키(K2)를 마스터키(K1) 만으로 암호화했을 경우 키가 고정되어 유출되었을 경우 보안상의 위험이 따를 수 있다. 따라서, 난수발생기(135)에 의해 난수를 발생시켜서 키가 중복되어 생성되지 않도록 한다. 이때, 랜덤한 키를 생성하기 위해 SEED, triple DES, 린데일 알고리즘(세계 표준) 등의 대칭키 알고리즘이 사용될 수 있다.
다이제스트 계산부(233)에서는 암호화된 화상데이터(D2)를 해쉬(hash) 함수(알고리즘)에 적용하여 해쉬값을 추출한다. 추출된 해쉬값은 인증정보 확인부(234)로 전송되고, 인증정보 확인부(234)는 상기 해쉬값에 기초하여 개인키에 의한 인증정보를 생성한다. 여기서, 해쉬 알고리즘으로는 MD4, MD5, SHA(Secure Hash Algorithm:표준 해쉬 알고리즘), HAS-160(국내 표준) 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 해쉬 알고리즘은 데이터의 크기를 줄여서 서명을 용이하게 하도록 해주는 역할을 한다. 또한, 인증정보를 생성할 시 해쉬 알고리즘을 실행시켜 출력된 데이터를 공개키 알고리즘을 사용하여 개인키로 서명(사용자의 서명)을 하게 된다. 이때, 공개키 알고리즘으로는 암호화 및 인증 알고리즘인 RSA(Rivest-Shamir-Adleman), ECC(error checking and correcting) 알고리즘 등이 사용될 수 있다.
한편, 암호화된 화상데이터(D2)의 암호를 해제하는 복호화 과정을 수행하기 위해서는 세션키(K2)를 알고 있어야만 한다. 따라서, 키공유를 위해 세션키(K2)를 전송하게 된다. 이때, 상기 세션키(K2)를 그대로 전송할 경우, 세션키(K2)가 유출되어 보안상의 위험이 따를 수 있다. 따라서, 서버 공개키(K3)를 이용하여 세션키(K2)를 암호화한다.
암호화된 화상데이터(D2), 암호화된 세션키(K4) 및 인증정보를 포함하는 화상데이터(D3)는 임시 메모리(136)에 큐의 형태로 축적된다. 임시 메모리(136)에 하나 이상의 화상데이터(D3)가 축적되고, 데이터전송부(140)는 약속된 프로토콜에 따라 임시 메모리(136)에 저장된 화상데이터(D3)를 FIFO(First-In First-Out)방식으 로 영상처리장치(300)로 전송한다.
데이터 수신부(310)는 데이터 전송부(240)로부터 암호화된 화상데이터(D3)를 수신하여 복호화모듈(320)에 전송한다. 여기서, 외부입력장치(110)를 이용하여 입력되는 제어신호가 상기 화상데이터(D1)의 암호화를 요청하지 않으면, 전술한 바와 같이 복호화 스위치(SW2)는 1-3단자로 연결되며, 상기 화상데이터(D1)는 복호화모듈(320)을 통과하지 않고, 압축해제부(330)로 직접 전송된다.
복호화모듈(320)은 암호화모듈(230)과 공유하는 서버 공개키(K3)를 참조하여 암호화된 세션키(K4)의 암호를 해제하고, 세션키(K2)를 추출하여 암호화된 화상데이터(D3)의 암호를 해제한다. 복호화모듈(320)의 암호 해제를 통해 암호화된 화상데이터(D3)는 압축된 포맷의 화상데이터(D1)로 변환된다.
소정의 포맷(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 또는 MPEG-4)으로 압축된 상기 화상데이터(D1)는 압축해제부(330)에서 디코딩 처리되어 디스플레이(400)에 표시할 수 있는 휘도 및 색차신호로 이루어진 상기 화상데이터(D0)로 변환된다.
디스플레이(400)는 휘도 및 색차신호로 이루어진 상기 화상데이터(D0)를 수신하여 카메라가 촬영한 영상을 표시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템은 보안 카메라(600), 영상처리장치(700) 및 디스플레이(800)를 구비한다.
보안 카메라(600)는 피사체의 광신호를 입력받아 화상데이터(D0)를 생성하고, 화상데이터(D0)를 압축하여 영상처리장치(700)로 전송하기 위하여 화상데이터 생성부(610), 제 1암호화모듈(620) 및 데이터 전송부(630)를 구비한다.
화상데이터 생성부(610)는 피사체(촬영 대상물)에서 입사되는 반사광을 전기신호로 변환하고, 전기신호를 영상데이터로 변환시키는 프로세스를 통해 피사체의 휘도 및 색차신호를 포함하는 화상데이터(D10)를 생성한다.
바람직하게, 화상데이터 생성부(610)는 촬영된 이미지에 촬영정보(예컨대, 카메라의 고유코드 또는 촬영시각 등)를 결합하는 라벨링 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제 1암호화모듈(620)은 암호화를 위한 세션키를 생성하고, 화상데이터(D10)에 세션키를 적용하여 화상데이터(D10)를 암호화 처리한다.
데이터 전송부(630)는 암호화된 화상데이터(D12)를 컴퓨터, 저장매체 또는 영상 표시장치 등의 영상 입/출력이 가능한 외부장치로 전송한다.
영상처리장치(700)는 보안 카메라(600)로부터 전송받은 화상데이터(D12)를 저장하고, 디스플레이(800)에 표시할 수 있는 신호로 변환하기 위하여 데이터 수신부(710), 데이터 변환부(720) 및 데이터 복원부(730)를 구비한다.
데이터 수신부(710)는 데이터 전송부(630)로부터 전송되는 신호를 약속된 프로토콜을 통해 수신하고, 데이터 전송시 발생하는 노이즈를 제거한다.
데이터 변환부(720)는 보안 카메라(600)에서 암호화된 화상데이터(D12)의 암호를 해제하고, 암호가 해제된 상태의 화상데이터(D10)의 데이터 용량을 감소시키기 위하여 화상데이터(D10)를 압축한다. 또한, 데이터 변환부(720)는 압축된 화상데이터(D13)를 다시 암호화하여 저장한다.
데이터 복원부(730)는 데이터 변환부(720)에 압축/암호화 처리를 거쳐 저장된 화상데이터(D14)의 암호를 제거하고, 압축을 해제하여 디스플레이(800)에 표시할 수 있는 전기신호로 변환한다.
또한, 바람직하게 본 발명에 따른 영상처리 시스템은 암호화모듈의 작동 여부를 제어할 수 있는 암호화모듈 제어부(500)(도 7참조)를 더 구비할 수 있다.
암호화모듈 제어부(500)는 외부입력장치(510), 스위치 제어기(520), 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)를 구비한다.
외부입력장치(510)는 영상처리 시스템의 관리자가 보안 카메라(600) 또는 영상처리장치(700)에 연결되며, 제 1암호화모듈(620) 및 제 2암호화모듈(731)의 ON/OFF를 제어할 수 있는 신호를 입력받을 수 있도록 마련된다.
스위치 제어기(520)는 제 1암호화모듈(620) 입력단에 연결된 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화모듈(721) 입력단에 연결된 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화모듈(723) 입력단에 연결된 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화모듈(731) 입력단에 연결된 제 2복호화 스위치(SW14)를 제어한다.
상기 화상데이터의 암호화가 요청되는 경우, 스위치 제어기(520)는 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)는 동시에 1-2단자로 연결시켜 상기 화상데이터를 암호화 및 상기 암호화에 따른 복호화 처리한다.
한편, 상기 화상데이터의 암호화가 요청되지 않는 경우, 스위치 제어기(520) 는 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)는 동시에 1-3단자로 연결시켜 상기 화상데이터의 암호화 및 상기 암호화에 따른 복호화 과정을 바이패스 시킨다.
도 6의 화상데이터 생성부(610), 제 1암호화모듈(620) 및 데이터 전송부(630)는 도 1에 도시된 화상데이터 생성부(210), 암호화모듈(230) 및 데이터 전송부(240)와 그 구성과 그 기능이 동일하다. 따라서, 전술한 구성요소(화상데이터 생성부(610), 제 1암호화모듈(620) 및 데이터 전송부(630))에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 변환부(720)의 구성도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 변환부(720)는 제 1복호화모듈(721), 데이터 압축부(722), 제 2암호화모듈(723) 및 저장수단(724)을 구비한다.
제 1복호화모듈(721)은 데이터 수신부(710)로부터 수신한 화상데이터(D12)를 분석하여 세션키를 획득하고, 상기 세션키를 참조하여 제 1암호화모듈(620)에 의해 변환된 암호화된 화상데이터(D12)를 복호화한다. 즉, 제 1복호화모듈(721)은 암호화된 화상데이터(D12)를 암호가 해제된 화상데이터(D10)로 변환한다.
데이터 압축부(722)는 화상데이터(D10)의 손실을 최소화하고 데이터의 용량을 축소하기 위하여 인코딩을 통해 화상데이터(D10)를 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 및 MPEG-4와 같은 포맷을 갖는 데이터스트림으로 변환한다.
한편, 일반적으로 영상신호는 ITU-RO 601 규격에 따라 휘도(Y)와 색차신호 (Cb, Cr)로 나누어 이에 대한 비율로 표시하며(예컨대, 4:2:0 포맷), 휘도와 색차신호를 보정하지 않은 상태를 4:4:4 포맷으로 정의한다. 인간의 눈이 휘도의 변화에 민감한 반면 색차신호의 변화에는 덜 민감하므로 영상신호의 데이터 량을 감소시키기 위하여 색차신호를 삭감하고, 영상신호의 색차신호를 감소시킨 영상신호는 소정의 포맷으로 정의한다. 예컨대, 색차신호를 1/2로 감소시킨 포맷을 4:2:2 포맷으로 정의하고, 1/4로 감소시킨 포맷을 4:2:0 포맷으로 정의한다.
본 발명의 실시예에서 데이터 압축부(722)는 전술한 방법을 통해 화상데이터(D10)를 4:2:0 포맷으로 압축한다.
제 2암호화모듈(723)은 압축처리를 통해 데이터의 용량이 축소된 화상데이터(D13)를 세션키를 이용하여 암호화된 화상데이터(D14)로 변환한다.
저장수단(724)은 압축/암호화된 화상데이터(D14)를 저장한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 복원부(730)의 구성도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템에 채택되는 데이터 복원부(730)는 제 2복호화모듈(731) 및 압축해제부(722)를 구비한다.
제 2복호화모듈(731)은 데이터 변환부(720)로부터 암호화되어 저장된 화상데이터(D14)를 분석하여 세션키를 획득하고, 상기 세션키를 참조하여 제 2암호화모듈(520)에 의해 암호화된 화상데이터(D14)를 복호화한다. 즉, 제 2복호화모듈(731)은 암호화된 화상데이터(D14)를 암호가 해제된 화상데이터(D13)로 변환한다.
압축해제부(722)는 소정의 포맷(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 또는 MPEG-4)으로 압축처리된 화상데이터(D13)를 디코딩하여 디스플레이(800)에 표시할 수 있는 휘도 및 색차신호(D10)로 변환한다.
이하, 전술한 구성요소와 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상처리 시스템의 작동을 설명한다.
촬영 대상(피사체)으로부터의 반사광이 광학계(611)를 통해 입사되면, 촬상소자(612)는 광학계(611)를 통해 입력된 화상의 광신호를 전기신호로 변환한다. 그리고 신호처리부(613)는 촬상소자(612)에 의해 변환된 전기신호를 휘도와 색채신호를 구비하는 화상데이터(D10)로 변환한다.
또한, 화상데이터(D10)는 라벨링 처리부(604)로 전송되고, 라벨링 처리부 (204)는 화상데이터(D10)와 촬영에 관련된 촬영정보(예컨대, 카메라의 고유코드, 촬영시각, 데이터 무결성 또는 데이터보안 등)를 결합한다.
화상데이터(D10)가 제 1암호화모듈(620)로 전송되면, 화상데이터(D10)는 암호 변환부(621)로 전달되고, 암호 변환부(621)는 화상데이터(D10)를 세션키(K2)를 이용하여 암호화하고, 암호화된 화상데이터(D11)를 다이제스트 계산부(623)로 전송한다.
암호 변환부(621)에서 상기 화상데이터(D10)는 세션키(K2)를 이용하여 암호화된 화상데이터(D11)로 변환된다. 여기서, 화상데이터(D10)를 암호화된 화상데이터(D11)로 변환하기 위해 SEED(국내 표준의 블록 암호화 알고리즘), DES(data encryption standard), IDEA, RC2, RC5 등의 암호화 알고리즘이 사용될 수 있다.
한편, 화상데이터(D10)를 암호화된 화상데이터(D11)로 변환하기 위해서는 세 션키(K2)가 요구된다. 세션키(K2)는 마스터키(K1)를 통해 생성된다. 여기서, 세션키(K2)를 마스터키(K1) 만으로 암호화했을 경우 키가 고정되어 유출되었을 경우 보안상의 위험이 따를 수 있다. 따라서, 난수발생기(625)에 의해 난수를 발생시켜서 키가 중복되어 생성되지 않도록 한다. 이때, 랜덤한 키를 생성하기 위해 SEED, triple DES, 린데일 알고리즘(세계 표준) 등의 대칭키 알고리즘이 사용될 수 있다.
다이제스트 계산부(623)에서 암호화된 상기 화상데이터(D2)에 해쉬(hash) 함수(알고리즘)를 적용하여 해쉬값을 추출한다. 추출된 해쉬값은 인증정보 확인부(624)로 전송되고, 인증정보 확인부(624)는 상기 해쉬값에 기초하여 개인키에 의한 인증정보를 생성한다. 여기서, 해쉬 알고리즘으로는 MD4, MD5, SHA(Secure Hash Algorithm:표준 해쉬 알고리즘), HAS-160(국내 표준) 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 해쉬 알고리즘은 데이터의 크기를 줄여서 서명을 용이하게 하도록 해주는 역할을 한다. 또한, 인증정보를 생성시 해쉬 알고리즘을 실행시켜 출력된 데이터를 공개키 알고리즘을 사용하여 개인키로 서명(사용자의 서명)을 하게 된다. 이때, 공개키 알고리즘으로는 암호화 및 인증 알고리즘인 RSA(Rivest-Shamir-Adleman), ECC(error checking and correcting) 알고리즘 등이 사용될 수 있다.
한편, 암호화된 화상데이터(D11)의 암호를 해제하는 복호화 과정을 수행하기 위해서는 세션키(K2)를 알고 있어야만 한다. 따라서, 키를 공유하기 위해 암호화된 화상데이터(D11)와 함께 세션키(K2)를 전송하게 된다. 이때, 세션키(K2)를 그대로 전송할 경우, 세션키(K2)가 유출되어 보안상의 위험이 따를 수 있다. 따라서, 서버 공개키(K3)를 이용하여 세션키(K2)를 암호화하게 된다.
암호화된 화상데이터(D11), 암호화된 세션키(K4) 및 인증정보를 포함하는 화상데이터(D12)는 임시 메모리(626)에 큐의 형태로 축적된다. 임시 메모리(626)에 하나 이상의 화상데이터(D3)가 축적되고, 데이터전송부(630)는 약속된 프로토콜에 따라 임시 메모리(626)에 저장된 화상데이터(D3)를 FIFO(First-In First-Out)방식으로 영상처리장치(700)로 전송한다.
데이터전송부(630)로부터 수신되는 화상데이터(D12)는 데이터 수신부(710)를 통해 제 1복호화모듈(721)에 전송된다.
화상데이터(D12)는 제 1복호화모듈(721)이 암호화모듈(620)과 공유하는 서버 공개키(K3)를 참조하여 암호화된 세션키(K4)의 암호를 해제하여 세션키(K2)를 추출하고, 상기 세션키(K2)를 이용하여 암호화된 상기 화상데이터(D3)의 암호를 해제한다. 따라서, 암호화된 상기 화상데이터(D12)는 화상데이터(D10)로 변환된다.
화상데이터(D10)는 데이터 압축부(722)를 통해 소정의 포맷(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 또는 MPEG-4 등)으로 변환되고, ITU-RO 601 규격에 따라 4:2:0 포맷으로 압축된다. 압축된 화상데이터(D13)는 제 2암호화모듈(723)을 통해 다시 암호화된 화상데이터(D14)로 변환되어 저장수단(724)에 저장된다.
압축과 암호화가 이루어진 화상데이터(D14)를 직접 디스플레이에 전송하여 표시할 수 없다. 따라서, 저장수단에 저장된 화상데이터(D14)는 제 2복호화모듈(731)이 제 2암호화모듈(723)과 공유하는 서버 공개키(K3)를 참조하여 암호화된 세션키(K4)의 암호를 해제하고, 세션키(K2)를 추출하여 암호화된 화상데이터(D14)의 암호를 해제한다. 따라서, 암호화된 화상데이터(D14)의 암호가 해제되고 압축된 화 상데이터(D13)로 변환된다. 또한, 소정의 포맷(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 또는 MPEG-4)으로 압축된 화상데이터(D13)는 압축해제부(732)의 디코딩을 통해 휘도 및 색차신호로 이루어진 화상데이터(D10)로 변환되어 디스플레이(800)에 표시된다.
한편, 영상처리 시스템의 관리자 외부입력장치(510)를 이용하여 상기 화상데이터의 암호화 적용 여부를 입력하면, 스위치제어기(520)는 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)의 연결을 제어한다. 영상처리 시스템의 관리자가 암호화 적용을 선택하면, 스위치제어기(520)는 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)는 동시에 1-2단자로 전환시켜 상기 화상데이터의 암호화 및 상기 암호화를 위한 제 1암호화 모듈(620), 제 1복호화 모듈(721), 제 2암호화 스위치(723) 및 제 2복호화 스위치(731)에 연결시킨다.
또한, 영상처리 시스템의 관리자가 외부입력장치(510)를 이용하여 상기 화상데이터의 암호화 미적용을 선택하면, 스위치제어기(520)는 제 1암호화 스위치(SW11), 제 1복호화 스위치(SW12), 제 2암호화 스위치(SW13) 및 제 2복호화 스위치(SW14)는 동시에 1-3단자로 전환시켜 제 1암호화 모듈(620), 제 1복호화 모듈(721), 제 2암호화 스위치(723) 및 제 2복호화 스위치(731)를 바이패스 시킨다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 보안 카메라 및 이를 이용한 영상 처리 시스템에 따르면, 영상 데이터를 암호화하여 전송함으로써, 전송구간에서 발생하는 데이터의 해킹을 방지할 수 있다.
또한, 영상 데이터를 압축하여 저장함으로써, 데이터 저장공간 용량을 줄일 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 광학계로부터 입력되는 화상의 광신호를 촬상소자를 통해 전기신호로 변환하여 화상데이터를 생성하는 화상데이터 생성부와, 상기 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 처리하는 제 1 암호화모듈 및 암호화된 상기 화상데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송부를 구비하는 보안 카메라; 및
    상기 보안 카메라로부터 전송되는 상기 화상데이터를 수신하는 데이터 수신부와; 상기 제 1 암호화모듈의 암호화 알고리즘에 대응하는 복호화 알고리즘을 이용하여 상기 화상데이터를 복원하는 제 1 복호화모듈, 상기 화상데이터를 소정의 포맷으로 압축하는 데이터 압축수단, 상기 압축된 화상데이터를 소정의 암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 처리하는 제 2 암호화모듈 및 압축/암호화 처리된 상기 화상데이터를 저장하는 저장수단을 구비하는 데이터 변환부와; 상기 제 2 암호화모듈의 암호화 알고리즘에 대응하는 복호화 알고리즘을 이용하여 상기 화상데이터를 복원하는 제 2 복호화모듈, 소정의 포맷으로 압축된 상기 복원된 화상데이터의 압축을 해제하는 압축해제부를 구비하는 데이터 복원부; 및 외부로부터 상기 제 2 암호화 모듈의 작동 여부에 대한 명령을 입력받고, 이 명령에 따라 상기 화상데이터의 암호화 여부를 제어하기 위한 암호화모듈 제어부를 갖는 영상처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 암호화모듈은
    디지털 신호인 상기 화상데이터를 세션키로 암호화하는 암호변환부;
    상기 세션키를 서버 공개키에 근거하여 암호화하는 세션키 암호화부;
    암호화된 상기 화상데이터를 입력받아 해쉬 함수를 실행하여 해쉬값을 계산하는 다이제스트 계산부;
    상기 해쉬값을 수신하고 개인키를 통해 암호화하여 인증정보를 생성하는 인증정보 확인부; 및
    암호화된 상기 화상데이터, 암호화된 세션키 및 인증정보를 임시로 저장하는 임시메모리;를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 암호화모듈은
    상기 화상데이터의 암호화에 필요한 세션키를 생성하기 위하여 난수를 발생시키는 난수발생부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상처리 시스템.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상데이터 생성부는 상기 화상데이터에 상기 카메라의 고유번호 및 촬영시각을 포함하는 촬영정보를 결합하는 라벨링 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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