KR101425658B1

KR101425658B1 - 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법

Info

Publication number: KR101425658B1
Application number: KR1020130048843A
Authority: KR
Inventors: 김종남; 김원희
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-08-05

Abstract

본 발명은 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법에 관한 것으로서, 사용자의 입력이 발생한 최초 위치에서 일정 패턴으로 팬틸팅되며 다시 사용자의 입력이 발생하기 전까지 상기 패턴을 반복하는 감시카메라를 포함하는 시스템에서 해킹 및 오동작을 감지하기 위한 방법에 따르면, 상기 감시카메라의 촬영 영역 중 소정 범위를 보호 영역으로 지정하는 보호영역 지정단계와; 상기 보호 영역의 중심점이 상기 감시카메라의 촬영 영역의 중심점이 되도록 상기 감시카메라를 조절하는 중심점 설정단계와; 상기 중심점이 설정된 보호 영역 영상의 첫 번째 프레임을 기준 프레임으로 설정하는 기준프레임 설정단계; 및 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소 및 히스토그램의 차이를 상기 사용자의 입력이 발생하기 전까지 연산하여 상기 감시카메라 시스템 자체에 대한 침입 여부를 판단하는 프레임 연산 및 침입 판단단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 따른 본 발명에 의하면, 감시카메라 시스템 자체에 침투하는 외부 침입을 시스템의 전 구간에 걸쳐 효율적으로 감지할 수 있게 되므로 감시카메라 시스템의 보안성을 증진시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법{DETECTION METHOD OF HACKING AND MALFUNCTION FOR SURVEILLANCE CAMERA SYSTEM}

본 발명은 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감시카메라 시스템 자체에 침투하는 외부 침입을 감지하여 보안 체계가 마비되는 것을 감지할 수 있도록 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법에 관한 것이다.

최근 급격히 증가하는 공공분야의 테러, 유괴, 주요 시설물에 대한 방화 등의 긴급 상황 발생과 어린이의 안전사고 등이 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 이에 대한 신속, 정확한 판단 및 대응 체계 구축의 필요성이 높아지고 있다.

이러한 필요성에 따라 감시카메라에 기반한 실시간 영상 관제시스템의 설치가 급격히 증가하고 있으며, 급증하는 감시카메라에 대한 관리자의 직접 관제에 대한 문제점으로 인하여 감시카메라 시스템의 지능화가 요구되고 있다.

감시카메라 시스템의 지능화에 대한 종래기술로는 감시카메라의 본체 또는 그 주변에 설치되는 CCD(Charge-coupled device) 센서 등을 이용하여 센서에 이상 신호가 검출된 경우에 침입으로 판단한다.

그러나, 상기한 종래기술에서는 감시카메라의 감시 영역 내에 침입하는 대상만 감지가 가능할 뿐, 감시카메라 시스템 자체에 대한 침입(해킹) 감지가 어려운 문제점이 있다.

특히, 각종 해킹 기술의 발달로 인하여, 도1에 도시된 바와 같이, 감시카메라로부터 획득된 입력 영상신호를 가로채어 다른 영상신호로 바꿔 전송하거나, 저장 서버를 거쳐 관리자 디스플레이에 전송되는 출력 영상신호를 가로채기 또는 조작하여 다른 영상신호로 바꿔 출력하여 관리자가 인지할 수 없도록 하는 보안상의 문제점이 발생한다.

따라서, 상기한 해킹 기술이 전문가에 의해 손쉽게 악용 가능해짐에 따라 이에 대한 해킹 감지 기술이 요구되고 있으며, 이와 더불어 감시카메라의 동작 기능을 마비시켜 감시 영역을 조작하는 오동작 감지 기술이 필요한 실정이다.

KR

10-0372760

B1

KR

10-0726138

B1

KR

10-0301675

B1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 감시카메라 시스템 자체에 침투하는 외부 침입을 감지하여 보안 체계가 마비되는 것을 미연에 방지할 수 있는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 사용자의 입력이 발생한 최초 위치에서 일정 패턴으로 팬틸팅되며 다시 사용자의 입력이 발생하기 전까지 상기 패턴을 반복하는 감시카메라를 포함하는 시스템에서 해킹 및 오동작을 감지하기 위한 방법에 있어서, 상기 감시카메라의 촬영 영역 중 소정 범위를 보호 영역으로 지정하는 보호영역 지정단계와; 상기 보호 영역의 중심점이 상기 감시카메라의 촬영 영역의 중심점이 되도록 상기 감시카메라를 조절하는 중심점 설정단계와; 상기 중심점이 설정된 보호 영역 영상의 첫 번째 프레임을 기준 프레임으로 설정하는 기준프레임 설정단계; 및 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소 및 히스토그램의 차이를 상기 사용자의 입력이 발생하기 전까지 연산하여 상기 감시카메라 시스템 자체에 대한 침입 여부를 판단하는 프레임 연산 및 침입 판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 감시카메라는 상,하,좌,우 방향 중 적어도 두 방향 이상 초단위로 팬틸팅되는 것이, 감시카메라 시스템 자체에 외부 침입이 발생했는지의 여부를 판단하는 데 바람직하다.

한편, 상기 프레임 연산 및 판단단계에서는,

다음의 수학식

에 의해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소값이 같지 않은 경우에 대한 개수(A)를 산출하는 단계와,(여기서, R(x,y)는 기준 프레임이고, F(x,y)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임이다.)

다음의 수학식

에 의해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 히스토그램의 빈도수가 같지 않은 경우에 대한 개수(B)를 산출하는 단계(여기서, R(i)는 기준 프레임의 히스토그램이고, F(i)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임의 히스토그램이다.)를 포함한다.

이때, 상기 각 수학식에서 구해진 개수(A,B)에서 A가 (m*n*0.1)보다 크거나 같고 B가 25보다 크거나 같은 경우가 5프레임 이상 지속되면 상기 보호 영역 내에 침입이 발생한 것으로 판단하고,(여기서, m은 영상의 가로크기이고, n은 영상의 세로크기이고, m*n은 화소의 개수이다.) A가 0보다 크고 (m*n*0.1)보다 작은 경우 또는 B가 0보다 크고 25보다 작은 경우가 10프레임 이상 지속되면 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하고, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 상기 감시카메라의 팬틸팅 이동이 발생하는 순간에는 침입 여부 판단을 무시한다.

그리고, 40프레임 이상 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는 상기 감시카메라의 영상이 입력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단하고, 32프레임 이상 40프레임 미만의 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하고, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단한다.

또한, 상기 기준 프레임 이후 연속되는 각 프레임들을 모두 캡처(capture)하여 동일한 영상이 40프레임 이상 반복되는 경우에는 상기 감시카메라의 영상이 출력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단하고, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단한다.

상기한 바에 따른 본 발명의 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법에 의하면, 감시카메라 시스템 자체에 침투하는 외부 침입을 시스템의 전 구간에 걸쳐 효율적으로 감지할 수 있게 되므로 감시카메라 시스템의 보안성을 증진시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법을 설명하기 위한 개념도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도3은 본 발명에 따른 감시카메라의 패턴을 일 실시예를 들어 설명하는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 기재된 침입은 3가지의 뜻으로 구분될 수 있으며, 도1에 도시된 바와 같이, 각각 감시카메라에 의해 감시되는 보호 영역의 침입과, 감시카메라 시스템의 영상 획득부(카메라 및 서버로 전송하는 과정 포함)의 침입과, 감시카메라 시스템의 영상 출력부(관리자 모니터 및 모니터로 오는 과정 포함)의 침입으로 구분된다. 본 발명에서는 상기한 모든 부분의 침입에 대해 대처할 수 있는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법은, 도2에 도시된 바와 같이, 감시카메라의 촬영 영역 중 소정 범위를 보호 영역으로 지정하는 보호영역 지정단계(S200)와, 상기 보호 영역의 중심점이 상기 감시카메라의 촬영 영역의 중심점이 되도록 상기 감시카메라를 조절하는 중심점 설정단계(S400)와, 상기 중심점이 설정된 보호 영역 영상의 첫 번째 프레임을 기준 프레임으로 설정하는 기준프레임 설정단계(S600)와, 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소 및 히스토그램의 차이를 상기 사용자의 입력이 발생하기 전까지 연산하여 상기 감시카메라 시스템 자체에 대한 침입 여부를 판단하는 프레임 연산 및 침입 판단단계(S800)를 포함한다.

여기서, 상기 감시카메라는 사용자의 입력이 발생한 최초 위치에서 일정 패턴으로 팬틸팅되며 다시 사용자의 입력이 발생하기 전까지 상기 패턴을 반복한다. 이러한 감시카메라는 상,하,좌,우 방향 중 적어도 두 방향 이상 초단위로 팬틸팅되는 것이, 감시카메라 시스템 자체에 외부 침입이 발생했는지의 여부를 판단하는 데 바람직하다. 상기 감시카메라는 예를 들어, 도3과 같이, 적어도 1°단위로 상->우->하->하->좌->좌->상->상->우 방향으로 팬틸팅되며, 현재 위치에서 다음 위치로 이동하는 시간은 1초가 바람직하며, 이때 감시카메라는 최소 초당 30프레임의 영상 획득이 가능해야 한다.

한편, 상기 프레임 연산 및 판단단계(S800)에서는 다음의 수학식1을 이용해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소값이 같지 않은 경우에 대한 개수(A)를 산출한다.

여기서, R(x,y)는 기준 프레임이고, F(x,y)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임이다.

그리고, 다음의 수학식2를 이용해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 히스토그램의 빈도수가 같지 않은 경우에 대한 개수(B)를 산출한다.

여기서, R(i)는 기준 프레임의 히스토그램이고, F(i)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임의 히스토그램이다.

상기 수학식을 이용한 감시카메라 시스템의 보호 영역 내에 대한 침입 판단 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 각 수학식에서 구해진 개수(A,B)에서 A가 (m*n*0.1)보다 크거나 같고 B가 25보다 크거나 같은 경우가 5프레임 이상 지속되면 상기 보호 영역 내에 침입이 발생한 것으로 판단하는데, 이 경우에는 상기 보호 영역 내 변화량이 크기 때문에 무조건 침입이 발생한 수준으로 처리한다.(여기서, m은 영상의 가로크기이고, n은 영상의 세로크기이고, m*n은 화소의 개수이다.) 다음으로, A가 0보다 크고 (m*n*0.1)보다 작은 경우 또는 B가 0보다 크고 25보다 작은 경우가 10프레임 이상 지속되면 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하는데, 이 경우에는 무조건 침입으로 판단할 수는 없지만 미세한 변화가 발생하여 상기 보호 영역에 이상이 있을 수 있으니 관리자의 주의가 필요한 수준으로 처리한다. 다음으로, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하는데, 이 경우에는 실제로 상기 보호 영역 내에 차이가 없기 때문에 침입이 없는 수준으로 처리한다. 다음으로, 상기 감시카메라의 팬틸팅 이동이 발생하는 순간에는 침입 여부 판단을 무시하는데, 이 경우에는 상기 보호 영역에 대한 침입은 없지만 상기 감시카메라 이동에 의한 보호 영역의 변화가 발생하기 때문에 이동 순간의 프레임에서는 판단을 생략한다. 한편, 감시카메라가 이동하게 되면 상기 보호 영역이 초기화되어 보호 영역과 기준 프레임을 다시 설정하고 프레임 연산을 수행하게 된다.

그리고, 상기 수학식을 이용한 감시카메라 시스템의 영상 획득부에 대한 침입 판단 방법은 다음과 같다. 먼저, 40프레임 이상 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는 상기 감시카메라의 영상이 입력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단하는데, 이 경우에는 1초(30프레임) 마다 화면이 새롭게 갱신되어야 하나 동일한 화면이 1초 이상 입력되는 것은 틸팅 기능의 고장 또는 외부 침입자가 감시카메라를 고정시킨 경우 또는 영상을 전송하는 과정에서 가로채기 및 동일한 영상을 바꿔 전송하는 경우 등의 이유로 침입이 발생한 것으로 처리한다. 다음으로, 32프레임 이상 40프레임 미만의 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하는데, 이 경우에는 감시카메라 시스템에 확실한 이상이 발생하지는 않았지만 정상적인 과정의 기준을 벗어나므로 관리자의 확인이 필요한 것으로 처리한다. 다음으로, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하는데, 이 경우에는 현재 프레임을 기준으로 감시카메라 시스템의 저장서버에 전송되는 이전의 40프레임 동안의 A와 B 값이 모두 0인지를 판단하여 처리한다.

그리고, 상기 수학식을 이용한 감시카메라 시스템의 영상 출력부에 대한 침입 판단 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 기준 프레임 이후 연속되는 각 프레임들을 모두 캡처(capture)하여 동일한 영상이 40프레임 이상 반복되는 경우에는 상기 감시카메라의 영상이 출력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단한다. 다음으로, 상기 조건을 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하는데, 이 경우에는 현재 프레임을 기준으로 감시카메라 시스템의 관리자 컴퓨터로 전송되는 이전의 40프레임 동안 A와 B의 값이 모두 0인지를 판단하여 처리한다.

상술한 바와 같은 방법으로 침입 여부를 판단하여 침입이 발생한 것으로 인정되면 사후 처리 방법으로 진입하게 되는데, 이때에는 관리자 또는 컴퓨터가 사전 정의된 매뉴얼대로 수동 또는 자동으로 처리하도록 한다.

지금까지 설명한 본 발명에 의하면, 감시카메라 시스템 자체에 침투하는 외부 침입을 시스템의 전 구간에 걸쳐 효율적으로 감지할 수 있게 되므로 감시카메라 시스템의 보안성을 증진시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

사용자의 입력이 발생한 최초 위치에서 일정 패턴으로 팬틸팅되며 다시 사용자의 입력이 발생하기 전까지 상기 패턴을 반복하는 감시카메라를 포함하는 시스템에서 해킹 및 오동작을 감지하기 위한 방법에 있어서,
상기 감시카메라의 촬영 영역 중 소정 범위를 보호 영역으로 지정하는 보호영역 지정단계;
상기 보호 영역의 중심점이 상기 감시카메라의 촬영 영역의 중심점이 되도록 상기 감시카메라를 조절하는 중심점 설정단계;
상기 중심점이 설정된 보호 영역 영상의 첫 번째 프레임을 기준 프레임으로 설정하는 기준프레임 설정단계; 및
상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소 및 히스토그램의 차이를 상기 사용자의 입력이 발생하기 전까지 연산하여 상기 감시카메라 시스템 자체에 대한 침입 여부를 판단하는 프레임 연산 및 침입 판단단계;를 포함하며,
상기 감시카메라는,
상,하,좌,우 방향 중 적어도 두 방향 이상 초단위로 팬틸팅되는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 프레임 연산 및 판단단계에서는,
다음의 수학식

에 의해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 화소값이 같지 않은 경우에 대한 개수(A)를 산출하는 단계와, (여기서, R(x,y)는 기준 프레임이고, F(x,y)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임이다.)
다음의 수학식

에 의해 상기 기준 프레임과 이후 연속되는 각 프레임의 히스토그램의 빈도수가 같지 않은 경우에 대한 개수(B)를 산출하는 단계 (여기서, R(i)는 기준 프레임의 히스토그램이고, F(i)는 상기 기준 프레임 이후의 연속되는 각 프레임의 히스토그램이다.)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법.
제3항에 있어서,
상기 각 수학식에서 구해진 개수(A,B)에서 A가 (m*n*0.1)보다 크거나 같고 B가 25보다 크거나 같은 경우가 5프레임 이상 지속되면(조건1) 상기 보호 영역 내에 침입이 발생한 것으로 판단하고, (여기서, m은 영상의 가로크기이고, n은 영상의 세로크기이고, m*n은 화소의 개수이다.)
A가 0보다 크고 (m*n*0.1)보다 작은 경우 또는 B가 0보다 크고 25보다 작은 경우가 10프레임 이상 지속되면(조건2) 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하고,
상기 조건1 및 조건2를 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고,
상기 감시카메라의 팬틸팅 이동이 발생하는 순간에는 침입 여부 판단을 무시하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법.
제3항에 있어서,
40프레임 이상 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는(조건3) 상기 감시카메라의 영상이 입력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단하고,
32프레임 이상 40프레임 미만의 동일한 영상 입력이 반복되는 경우에는(조건4) 사용자 확인이 필요한 상황으로 판단하고,
상기 조건3 및 조건4를 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법.
제3항에 있어서,
상기 기준 프레임 이후 연속되는 각 프레임들을 모두 캡처(capture)하여 동일한 영상이 40프레임 이상 반복되는 경우에는(조건5) 상기 감시카메라의 영상이 출력되는 구간에서 침입이 발생한 것으로 판단하고,
상기 조건5를 제외한 나머지 조건에 대해서는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 시스템에 대한 해킹 및 오동작 감지 방법.