KR101512021B1 - 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 단계, (b) 생성된 데이터를 이용하여 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 단계 및 (c) 변경된 제 2 정보를 저장하는 단계를 포함하고, 변경된 제 2 정보는 제 1 정보로 복원 가능한, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법에 관한 것이다.
본 발명을 이용함으로써, 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증용 데이터에 대한 접근을 어렵게 하고 위·변조의 가능성을 낮추며 영상 화질을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR VERIFYING INTEGRITY OF VEHICLE BLACK BOX VIDEO USING REVERSIBLE DATA HIDING}

본 발명은 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치에 관한 것으로서, 차량용 블랙박스 장치에서 생성되는 영상 정보나 주행 정보의 무결성을 검증할 수 있는, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치에 관한 것이다.

원래 블랙박스(Black Box)란 비행기록장치(Flight Data Recorder, FDR)나 비행 영상저장장치(Airborne Video Recorder, AVR)를 지칭하는 용어이다. 그러나 최근 자동차 보급율의 증가, 자동차 사고의 증가 및 사고 기록 영상의 효용성에 대한 인식 제고 등으로 인해, 차량용 블랙박스의 개발과 보급이 급증하고 있다.

차량용 블랙박스는 두 종류로 분류할 수 있다. 통상 EDR(Event Data Recorder)이라 불리는 차량용 블랙박스는, 차량의 운행기록, 속도, 브레이크 상태, 안전벨트 착용여부, 타이어 상태, 핸들 조향각, 승객수, 위치 정보(GPS) 및/또는 시각 정보와 같은 주행 정보를 기록하며, VEDR(Video Event Data Recorder)이라 불리는 차량용 블랙박스는 차량 내·외부의 영상 및 음성을 포함하는 영상 정보를 기록하며, 영상 정보뿐 아니라 주행 정보도 더 기록하기도 한다.

블랙박스에 기록된 데이터는 국내외적으로 사고발생시 중요 증거 자료로 이용될 것으로 예상된다. 이에 따라 블랙박스의 데이터는 점정 위조나 변조될 가능성이 커지고 있으며, 실제 변조된 블랙박스 영상을 증거로 제출하는 사례까지 등장하고 있다.

따라서 블랙박스 데이터를 위조나 변조와 같은 조작으로부터 보호될 수 있도록 무결성을 보장하고 위·변조를 용이하게 탐지할 수 있도록 할 필요성이 있다. 이에 따라 기술표준원에서도 2011년 6월 블랙박스 KS 표준("KS-R-5078: 차량용 영상 사고기록 장치")를 제정하였던 바, KS 인증을 획득하기 위해서는 블랙박스 데이터의 무결성을 보장하고 위·변조를 탐지할 수 있는 시스템을 갖추도록 하고 있다.

종래, 블랙박스 영상의 무결성 검증을 위해, 해시 기능(Hash Function)을 이용하여 영상의 해시값을 산출하고 이를 영상 정보와 함께 저장하여 추후 검증에 이용토록 하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이 종래 방법은 단순히 해시값을 영상 정보와 함께 병렬 저장하는 것이어서, 외부 조작에 쉽게 노출되고 보안성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 이러한 여러 문제점을 해소할 수 있도록 하는, 진일보한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치가 필요하다.

본 발명은, 블랙박스 영상의 무결성 검증 데이터를 조작으로부터 보호될 수 있도록 하는, 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 보안성이 보다 향상된 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법은 (a) 차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 단계, (b) 생성된 데이터를 이용하여 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 단계 및 (c) 변경된 제 2 정보를 저장하는 단계를 포함하고, 변경된 제 2 정보는 제 1 정보로 복원 가능하다.

하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (a)는 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 해시 데이터를 생성하고, 단계 (b)는 해시 데이터를 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경한다.

하나 이상의 제 1 정보는 차량의 주행 정보를 더 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (a)는 영상 정보와 주행 정보에 해시 기능을 적용하여 해시 데이터를 생성하고, 단계 (b)는 해시 데이터와 주행 정보를 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경한다.

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (a)는 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 해시 데이터를 생성한다.

영상 정보는 카메라 모듈의 영상 신호로부터 압축된 인트라(Intra) 프레임과 인터(Inter) 프레임을 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (b)는 예측 오차 블럭의 오차값을 변경하여 해시 데이터를 인트라 프레임에 은닉하고, 변경된 인트라 프레임은 변경 전 인트라 프레임으로 복원가능하다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법은 (a) 무결성 검증을 위한 영상 정보를 로딩하는 단계, (b) 로딩된 영상 정보에서 제 1 해시 데이터를 추출하는 단계 및 (c) 로딩된 영상 정보로부터 원본의 영상 정보를 복원하는 단계를 포함한다.

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법은 (d) 복원된 영상 정보에 해시 기능을 적용하여 제 2 해시 데이터를 생성하는 단계 및 (e) 제 1 해시 데이터와 제 2 해시 데이터를 비교하는 단계를 더 포함한다.

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (b)는 영상 정보로부터 주행 정보를 더 추출하고, 단계 (d)는 복원된 영상 정보와 추출된 주행 정보에 해시 기능을 적용하여 제 2 해시 데이터를 생성한다.

영상 정보는 인트라 프레임과 인터 프레임을 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (b)는 영상 정보의 인트라 프레임의 예측 오차 블록에서 제 1 해시 데이터를 추출하고, 단계 (c)는 예측 오차 블록의 에러값를 복원하여 원본의 인트라 프레임을 생성한다.

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법의 단계 (d)는 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 제 2 해시 데이터를 생성한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치는, 차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 무결성 데이터 생성부, 생성된 데이터를 이용하여 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 정보 변경부, 및 변경된 제 2 정보를 저장하는 정보 저장부를 포함하고, 변경된 제 2 정보는 제 1 정보로 복원 가능하다.

하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치의 무결성 데이터 생성부는 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 해시 데이터를 생성하고, 정보 변경부는 해시 데이터를 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경한다.

하나 이상의 제 1 정보는 차량의 주행 정보를 더 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치의 무결성 데이터 생성부는 영상 정보와 주행 정보에 해시 기능을 적용하여 해시 데이터를 생성하고, 정보 변경부는 해시 데이터와 주행 정보를 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경한다.

가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치의 무결성 데이터 생성부는 공인된 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 해시 데이터를 생성한다.

영상 정보는 카메라 모듈의 영상 신호로부터 압축된 인트라(Intra) 프레임과 인터(Inter) 프레임을 포함하고, 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치의 정보 변경부는 예측 오차 블록을 변경하여 해시 데이터를 인트라 프레임에 은닉하고, 인트라 프레임은 변경 전 인트라 프레임으로 복원가능하다.

종래 기술에 따르면, 무결성 검증용 파일이 동영상 파일과는 별도의 파일로 존재함으로써, 해킹을 시도하는 자가 쉽게 그 존재를 알수 있고 또한 접근할 수 있었으나, 본 발명에 따른 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치에 따르면, 종래에 비하여 무결성 검증용 데이터가 외부로 노출되지 않으며, 쉽게 접근할 수 없게 하는 효과가 있다. 그리고, 이에 따라 해킹 시도의 가능성이 낮아지며, 해킹이 시도되더라도 무결성 검증용 데이터의 위·변조가 어렵게 되며, 아울러 영상 정보의 위·변조가 한층 어려워지는 효과가 있다.

종래 가역 워터마킹 기법들은 대용량의 정보를 삽입하면 원본 영상의 열화가 심해지는 문제점이 있다. 이에 반해, 상기와 같은 본 발명에 따른 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치에 따르면, 영상 정보 내의 해시 데이터를 분리하여 원래의 영상 정보를 복원가능함으로써, 정보 은닉 기능을 수행하면서도 영상의 화질 저하가 없는 효과가 있다.

또한 종래 무결성 검증용 데이터가 별도의 파일로 존재하는 경우, 무결성 검증을 위해서는 동영상 파일과는 별도로 존재하는 무결성 검증용 파일을 반드시 제출받아야만 했으나, 본 발명에 따른 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법 및 차량용 블랙박스 장치을 이용하면, 무결성 검증용 데이터가 이미 동영상 파일, 즉 영상 정보에 포함되어 있으므로 이를 추출하여 이용하면 되고 이에 따라 검증 과정 및 절차와 관리가 간소해지는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 가역 정보 은닉을 이용한 블랙 박스 영상 검증 시스템의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 블랙박스 장치의 예시적인 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 블랙박스 장치에서 수행되는 예시적인 제어 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 블랙박스 장치의 예시적인 기능 블록도를 도시한 도면이다.
도 5는 무결성 검증 서버에서 수행되는 예시적인 제어 흐름을 도시한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 가역 정보 은닉을 이용한 블랙 박스 영상 검증 시스템의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 따르면, 예시적인 시스템은 블랙박스 장치(100), 전자 제어 유닛(200) 및 무결성 검증 서버(300)를 포함한다. 도 1의 장치 중 일부는 필요에 따라 생략될 수 있으며, 예를 들어 전자 제어 유닛(200)은 차량이나 블랙박스 장치(100)의 변형 예에 따라 생략될 수 있다.

가역 정보 은닉(Reversible Data Hiding)을 이용한 블랙 박스 영상 검증 시스템의 각 구성 요소를 간단히 살펴보면, 블랙박스 장치(100)는 차량 내·외부의 영상 및 음성을 기록하기 위한 장치로서, 차량의 전면 유리창이나 후면 유리창을 통한 영상, 또는 이에 더하여 주변의 음성을 캡쳐링하여 지정된 동영상 압축 포맷(예를 들어 MPEG2, MPEG4, H.264 등)에 따라 압축하여 영상 정보로서 착탈식 메모리(103) 등에 저장한다.

블랙박스 장치(100)는 영상 및 음성을 압축 저장할 뿐만 아니라 압축 저장된 영상 및 음성이 위·변조되었는지를 검증할 수 있는 데이터를 생성하며, 생성된 데이터를 압축된 영상 정보 내에 은닉한다. 따라서 은닉전 원래의 압축된 영상 정보는 변경된다.

본 발명에 따라 위·변조를 검증하기 위한 데이터는 영상 정보와 별도로 저장되지 않고 영상 정보 내에 저장되어 일체로 관리될 수 있으며, 이에 따라 이러한 데이터는 외부로 쉽게 노출되지 않는다.

또한 블랙박스 장치(100)는 영상 정보뿐 아니라 주행 정보를 생성하거나 저장할 수 있으며, 주행 정보는 예를 들어 차량의 운행기록, 속도, 브레이크 상태, 안전벨트 착용여부, 타이어 상태, 핸들 조향각, 승객수, 위치 정보(GPS(Global Positioning System)) 및 시각 정보의 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

주행 정보는 GPS 위성으로부터 수신된 데이터에 기초하여 생성되거나 연결된 전자 제어 유닛(200)으로부터 수신된 데이터에 기초하여 생성될 수 있으며, 또는 주행 정보는 블랙박스 장치(100)에 내장된 각종 센서를 이용하여 생성될 수도 있다. 이와 같이 주행 정보는 하나 이상의 장치로부터 수신되거나 자체 센싱된 정보에 기초하여 생성된다. 블랙박스 장치(100)는 차량의 생산시 차량에 미리 탑재된 빌트인 모델이거나, 차량 제조사와는 별도로 차량 구매후 별도로 설치되는 애프터 마켓용 장치일 수 있다. 블랙박스 장치(100)의 상세 구성 및 동작은 도 2 내지 도 4를 통해서 살펴보도록 한다.

전자 제어 유닛(200)은 차량에 내장된 장치이다. 전자 제어 유닛(200)은 차량 내 각종 센서에 연결되어 각종 센서로부터 수신된 데이터에 따라 차량을 제어하고 이상 유무를 체크할 수 있다.

전자 제어 유닛(200)은 차량의 각종 센서로부터 수신된 정보를 기초로 생성된 주행 정보를 지정된 인터페이스(예를 들어 OBD(On-Board Diagnostics) 인터페이스)를 통해 출력할 수 있으며, 응용 형태에 따라서는 블랙박스 장치(100)와 차량 사이의 인터페이스는 다양한 형태를 띨 수 있다.

무결성 검증 서버(300)는 블랙박스 장치(100)에서 생성된 영상 정보의 무결성을 검증할 수 있는 장치이다. 무결성 검증 서버(300)는 착탈식 메모리 인터페이스를 이용하여 블랙박스 장치(100)로부터 탈거된 착탈실 메모리(103)를 리딩하거나 통신망을 통하여 블랙박스 장치(100)에 저장된 영상 정보를 직접 전송받거나, 착탈식 메모리(103)의 영상 정보를 리딩한 PC(400)을 통하여 전송받을 수 있으며, 전송받은 영상 정보가 변조되었는지 등을 검증한다.

무결성 검증 서버(300)는 영상 정보의 무결성을 검증하기 위한 공인된 기관이나 공인된 기업에 설치된 컴퓨터일 수 있으며, 무결성 검증 서버(300)에 대해서는 도 5를 통해서 더욱더 상세히 살펴보도록 한다.

도 2는 블랙박스 장치(100)의 예시적인 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.

도 2에 따르면, 블랙박스 장치(100)는 메모리(101), 착탈식 메모리(103), 입력 인터페이스(105), 출력 인터페이스(107), 외부 인터페이스(109), 카메라 모듈(111), 시스템 버스/제어 버스(113) 및 프로세서(115)를 포함한다. 도 2의 블록 중 일부의 블록은 응용 예에 따라서는 생략될 수 있고 도시되지 않은 다른 블록이 더 포함될 수도 있다. 예를 들어 블랙박스 장치(100)는 충격 센서와 같은 각종 센서나 GPS 모듈을 더 포함할 수도 있다.

메모리(101)는 디램(DRAM) 타입의 휘발성 메모리를 포함하고 필요에 따라 낸드(NAND)나 노어(NOR) 타입의 비휘발성 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리(101)는 프로그램과 프로그램에서 이용되거나 생성되는 각종 데이터나 정보 등을 저장하며, 예를 들어 메모리(101)는 블랙박스 획득된 영상 데이터, 압축된 영상 정보를 임시 저장할 수 있고 부팅시 필요한 셋업 프로그램을 저장할 수 있다.

착탈식 메모리(103)는 블랙박스 장치(100)에 착탈가능한 메모리로서, 예를 들어 SD(Secure Digital) 메모리, USB(Universal Serial Bus) 메모리 등일 수 있다. 착탈식 메모리(103)는 적어도 블랙박스 장치(100)의 이용자나 검증 기관에서 이용할 수 있는 영상 정보를 저장한다.

영상 정보는 예를 들어 지정된 압축 포맷에 따라 압축된 영상과 음성을 포함하는 정보이다. 그리고 영상 정보는 또한 무결성 검증 서버(300)에서의 검증에 이용될 데이터와 주행 정보를 더 포함할 수 있다. 이러한 데이터와 주행 정보는 영상 정보 내에 은닉되어 외부에 노출되지 않도록 구성된다.

검증용 데이터와 주행 정보를 이용하여, 사용자나 검증 기관은 영상 정보의 위·변조를 검증할 수 있고, 영상 정보에 대응하는 차량의 상태를 확인할 수 있다.

입력 인터페이스(105)는 블랙박스 장치(100)의 사용자로부터 입력을 수신한다. 입력 인터페이스(105)는 예를 들어 터치 패널, 버튼, 마이크 등을 포함하여 사용자로부터 블랙박스 장치(100)에 대한 제어 입력을 수신하며, 마이크를 통해 수신된 음성 신호는 프로세서(115)에 의해 영상 정보 내에도 포함될 수 있다.

출력 인터페이스(107)는 블랙박스 장치(100)의 사용자가 인지할 수 있는 정보를 출력하며, 예를 들어 디스플레이, 스피커 등을 포함하여 내부 프로세서(115)에 의해서 생성된 정보를 출력한다.

외부 인터페이스(109)는 전자 제어 유닛(200)으로부터 데이터를 수신하며, 예를 들어 OBD 인터페이스 규격으로 전자 제어 유닛(200)으로부터 각종 센싱된 데이터를 수신하고 전자 제어 유닛(200)으로 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 외부 인터페이스(109)를 통해, 블랙박스 장치(100)는 차량의 상태를 실시간 확인 가능하고 실시간으로 영상 정보와 병행하여 저장하거나 영상 정보 내에 은닉할 수 있다.

카메라 모듈(111)은 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등을 구비하여 카메라 렌즈로부터의 영상을 캡쳐링하고 캡쳐링된 영상 이미지를 아날로그나 디지털의 영상 신호로 출력한다.

시스템 버스/제어 버스(113)는 블랙박스 장치(100)의 블록들 사이에서 데이터를 송수신할 수 있도록 하며, 시스템 버스/제어 버스(113)는 예를 들어 시리얼 버스이거나 병렬 버스이거나 혹은 GPIO(General Purpose Input Output) 등일 수 있다. 이러한 시스템 버스/제어 버스(113)는 버스의 타입에 따라 1 대 1로 연결된 버스이거나 3개 이상의 블록간 공유되는 버스일 수 있다.

프로세서(115)는 블랙박스 장치(100)의 각 블록들을 제어하며, 메모리(101)나 착탈식 메모리(103)에 저장된 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit)이거나 MPU(Micro Prosessor Unit) 등이다. 프로세서(115)는 필요에 따라 동영상 압축이나 암호화를 위한 하드웨어 로직을 더 포함할 수 있다.

프로세서(115)는 프로그램을 이용하여 영상 정보를 생성하고 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하고 생성된 데이터를 영상 정보 내에 내장할 수 있다. 프로세서(115)를 중심으로 이루어지는 제어 흐름과 기능은 도 3 및 도 4를 통해서 상세히 살펴보도록 한다.

도 3은 블랙박스 장치(100)에서 수행되는 예시적인 제어 흐름을 도시한 도면이다.

도 3에 따른 예시적인 제어 흐름은 블랙박스 장치(100)에 전원이 인가되는 경우, 또는 사용자로부터 제어 입력을 수신하는 경우에 시작될 수 있다. 그리고 본 제어 흐름은 블랙박스 장치(100)로의 전원 공급이 중단되거나 사용자로부터 제어 입력을 수신한 경우에 종료될 수 있다. 그리고 본 제어 흐름은 프로세서(115)에 의해 다른 블록을 제어함으로써 수행될 수 있고 바람직하게는 프로세서(115)가 메모리(101)나 착탈식 메모리(103)의 프로그램을 실행하여 진행될 수 있다.

먼저 단계 S101에서, 프로세서(115)는 영상 데이터와 주행 데이터 나아가 음성 데이터를 수집한다. 이를 위해 프로세서(115)는 카메라 모듈(111)로부터의 영상 신호를 디지털의 영상 데이터로 변환하고 변환된 영상 데이터를 프레임 데이터로 메모리(101)나 착탈식 메모리(103) 등에 임시 저장한다. 또한 프로세서(115)는 입력 인터페이스(105)를 통해 수신된 음성 신호를 디지털의 음성 데이터로 변환하고 이를 메모리(101) 등에 임시 저장하며, 외부 인터페이스(109) 등을 통해 수집된 주행 데이터를 메모리(101) 등에 임시 저장한다.

주행 데이터는 예를 들어 차량의 운행기록, 속도, 브레이크 상태, 안전벨트 착용여부, 타이어 상태, 핸들 조향각, 승객수, 위치 정보(GPS) 및/또는 시각 정보를 나타내는 데이터일 수 있다. 이와 같이 수집된 영상 데이터 및 음성 데이터와 주행 데이터는 동 시간대에 수집된 데이터일 수 있다.

이후 단계 S103에서, 프로세서(115)는 영상 정보를 생성하고 나아가 주행 정보를 생성한다. 영상 정보는 영상 데이터 및 음성 데이터를 동영상 압축 포맷으로 압축한 정보이다. 동영상 압축 포맷은 영상 데이터뿐 아니라 음성 데이터를 인코딩하도록 구성될 수 있으며, 동영상 압축 포맷은 예를 들어 MPEG-2, MPEG-4, H.264 등 일 수 있다.

압축된 영상 정보는 프레임마다 독립된 압축을 실행한 인트라(Intra, I) 프레임과, 전·후 프레임과의 비교를 통하여 압축을 실행한 인터(Inter, P or B) 프레임을 포함한다. 또한 영상 정보는 압축된 음성 데이터를 포함하며, 압축된 음성 데이터는 예를 들어 MP3, AAC 등과 같은 알려진 음성 압축 포맷에 따라 압축된다.

영상 정보는 또한 영상과 음성 사이의 동기화를 위한 타임 스탬프 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 영상 정보는 디코딩됨으로써 영상과 음성이 출력될 수 있다.

주행 정보는 수집된 주행 데이터를 모아서 또는 가공하여 생성되며, 차량의 주행 상태를 알 수 있도록 하며, 주행 정보는 무결성 검증 서버(300)나 사용자가 구비한 프로그램에 의해서 인식 가능한 포맷으로 주행 데이터로부터 생성된다. 이에 따라 주행 정보는 영상 정보가 생성된 시점에서의 차량의 제반 상태를 알 수 있도록 한다.

이후 단계 S105에서, 프로세서(115)는 생성된 영상 정보 또는 주행 정보를 더 이용하여 무결성 검증용 데이터를 생성한다. 무결성 검증용 데이터의 생성 방안은 여러 가지가 있을 수 있다.

예를 들어, 영상 정보의 파일(예를 들어 1분 동안의 영상 및 음성 기록)이 생성된 후, 생성된 영상 정보의 파일에 대하여 무결성 검증용 데이터를 생성하는 방안이 있을 수 있다. 또 다른 예로서, 영상 정보의 생성 과정 중에 무결성 검증용 데이터를 실시간으로 생성하는 방안이 있을 수 있다. 그리고 후자의 경우, 예를 들면 영상 정보의 과정중 도출되는 특정 프레임(예를 들어 I 프레임) 별로, 또는 특정 간격의 프레임별로, 무결성 검증용 데이터를 생성토록 할 수 있다.

그리고 무결성 검증용 데이터의 생성 방안에 대해서 살펴보면, 프로세서(115)는 생성된 영상 정보 또는 주행 정보를 더하여, 해시 기능(Hash Function)을 적용하여 무결성 검증용 데이터인 해시 데이터를 생성할 수 있다. 해시 데이터는 동영상 파일의 스트림 데이터에 대해서 적용되거나 특정 프레임에 대해서 적용되어 생성된 데이터일 수 있다.

해시 기능은 다양한 형태가 존재할 수 있으며, 예를 들어 암호화에 이용되는 SHA-1, SHA-2, SHA-3 나 MD4, MD5 등일 수 있다. 암호화를 위한 해시 기능의 적용으로 일정한 크기의 해시 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어 해시 데이터는 160 비트의 데이터이거나 256비트 등의 크기를 가질 수 있다.

그리고 암호화를 위한 해시 기능을 적용하기 위해서는 암호화를 위한 비밀키(Secret Key)가 필요하며, 비밀키는 인증 기관(authentication institution) 등에서 발급된 키이다. 그리고 비밀키는, 검증 기관, 블랙박스 장치(100)의 제작사, 블랙박스 장치(100), 또는 블랙박스 장치(100)의 사용자별로 발급되는 키일 수 있으며, 발급된 비밀키는 메모리(101)나 착탈식 메모리(103)에 저장된다.

이후 단계 S107에서, 프로세서(115)는 단계 S105에서 생성된 무결성 검증용 데이터를 이용하여 단계 S103에서 생성된 영상 정보를 변경하여 단계 S103에서의 영상 정보와 다른 영상 정보를 생성한다. 즉, 생성된 무결성 검증용 데이터를 영상 정보속에 은닉하며, 은닉되는 정보를 영상 정보에 은닉하는 방법은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 기존 기술을 이용할 수도 있다.

예를 들어, 프로세서(115)는 영상 정보의 I 프레임(인트라 프레임)에 해시 데이터, 또는 해시 데이터 및 주행 정보를 은닉할 수 있으며, 그 구체적인 방법을 설명하면 다음과 같다.

인트라 예측(Intra Prediction)에서 예측 오차 블록(Prediction Error Block)은 커버 이미지와 예측값 사이의 차이값을 가진 행렬이다. 먼저, 예측 오차 블록에서 가장 빈도가 높은 에러 값을 탐색하고, 가장 빈도가 높은 에러 값을 기준으로 그보다 큰 에러 값들에 대해서는 모두 '1'을 더해줌으로써 1씩 시프트시킨다. 예를 들어, 가장 빈도가 높은 에러 값이 '0'이라면, '1' 이상의 에러값에 대해서는 모두 1을 더해줌으로써 모두 2 보다 큰 에러값이 되도록 시프트시킨다.

그리고, 예측 오차 블록에서 가장 빈도가 높은 에러 값들이 있던 자리에 은닉하고자 하는 정보를 삽입하는 바, 예를 들어 은닉하고자 하는 비트값이 '0' 인 경우 원래의 에러 값인 '0'을 그대로 '0'으로 두며, 은닉하고 하는 비트값이 '1'인 경우에는 원래의 에러 값인 '0'을 '1'로 변경함으로써, 은닉 정보의 비트열을 순차 기입한다. 아울러, 시프트 위치 또는 최다 빈도의 값에 관한 정보를 별도로 헤드 등에 포함시켜 전달할 수 있다.

그리고 이러한 변경은 블랙박스 장치(100)와 무결성 검증 서버(300) 사이에 약속된 것일 수 있다. 따라서 무결성 검증 서버(300)는 변경된 예측 오차 블록으로부터 해시 데이터, 또는 해시 데이터 및 주행 정보를 추출할 수 있다.

이후 단계 S109에서, 프로세서(115)는 변경된 영상 정보를 메모리(101) 또는 바람직하게는 착탈식 메모리(103)에 저장한다.

이와 같이 변경된 영상 정보는 이후 무결성 검증 서버(300)나 사용자의 개인용 PC 등에 의해서 원래의 영상 정보로 복원될 수 있다. 예를 들어 변경된 I 프레임은 원래의 I 프레임으로 복원 가능하다.

이상, 도 3과 같은 제어 흐름을 통해서, 블랙박스 장치(100)는 무결성 검증을 위한 데이터를 영상 정보 내에 은닉할 수 있고, 이 영상 정보가 담긴 파일만으로 영상 정보의 무결성을 검증할 수 있다.

도 4는 블랙박스 장치(100)의 예시적인 기능 블록도를 도시한 도면이다.

도 4에 따르면 블랙박스 장치(100)는 데이터 수집부(151), 정보 생성부(153), 무결성 데이터 생성부(155), 정보 변경부(157) 및 정보 저장부(159)를 포함한다. 블랙박스 장치(100)의 각 기능 블록들은 도 2의 하드웨어 블록도를 통해서 수행될 수 있고 바람직하게는 프로세서(115)를 이용하여 수행될 수 있다.

이미 도 3을 통해 무결성 검증용 데이터를 영상 정보에 은닉하는 제어 흐름을 살펴보았으므로, 여기서는 간단히 살펴보도록 한다.

먼저 데이터 수집부(151)는 카메라 모듈(111), 입력 인터페이스(105) 및 외부 인터페이스(109)를 통해 영상 데이터, 음성 데이터, 주행 데이터 등을 수집하며, 수집된 데이터는 메모리(101) 등에 저장된다.

정보 생성부(153)는 영상 데이터와 음성 데이터로부터 영상 정보를 생성하고 나아가 주행 데이터로부터 주행 정보를 생성한다. 정보 생성부(153)는 무조건적으로, 또는 이벤트의 발생(예를 들어 충격 값) 또는 사용자의 요구에 따라 해당 영상 정보와 주행 정보를 생성할 수 있다. 영상 정보는 영상 데이터로부터 압축하여 생성된 인터 프레임과 인트라 프레임을 포함하고 압축된 음성 데이터를 포함할 수 있다.

무결성 데이터 생성부(155)는 생성된 영상 정보 나아가 주행 정보를 더 이용하여 무결성 검증을 위한 무결성 검증용 데이터를 생성한다. 생성된 무결성 검증용 데이터는 하나의 동영상 파일로부터 생성되거나 특정 이미지 프레임별로 생성될 수 있다.

무결성 검증용 데이터를 생성하기 위해, 무결성 데이터 생성부(155)는 정보 생성부(153)에서 생성된 영상 정보와 나아가 주행 정보에 인증 기관 등에서 발급된 비밀키를 이용하여 해시 기능을 적용하여 무결성 검증용 데이터를 생성한다. 생성된 무결성 검증용 데이터는 SHA-1, SHA-2, SHA-3 나 MD4, MD5 등과 같은 해시 기능을 적용하여 출력된 해시 데이터일 수 있다.

정보 변경부(157)는 무결성 데이터 생성부(155)에서 생성된 무결성 검증용 데이터를 이용하여 정보 생성부(153)에서 생성된 영상 정보를 변경하여 다른 영상 정보를 생성한다. 또한 정보 변경부(157)는 주행 정보를 더 이용하여 영상 정보를 변경 생성할 수 있다. 그리고 주행 정보나 무결성 검증용 데이터는 기존 영상 정보 내에 은닉되도록 구성된다.

예를 들어 정보 변경부(157)는 I 프레임의 에러값을 변경하여 해시 데이터나 주행 정보를 I 프레임 내에 내장할 수 있다. 이와 같이 내장 은닉되는 해시 데이터와 주행 정보는 복원될 수 있으며, 나아가 I 프레임 자체도 변경 전 I 프레임으로 복원될 수 있다. 여기서 I 프레임의 변경은 이 I 프레임을 이용하는 다른 P, B(인터 프레임) 프레임의 생성 완료 이후에 이루어질 수 있다.

정보 저장부(159)는 변경된 영상 정보를 메모리(101) 또는 바람직하게는 착탈식 메모리(103)에 저장한다.

이와 같이 변경된 영상 정보는 이후 무결성 검증 서버(300), 사용자의 블랙박스 장치(100) 또는 PC 등에 의해서 원래의 영상 정보로 복원될 수 있다. 예를 들어 변경된 I 프레임은 원래의 I 프레임으로 변환되어, 원래의 압축된 영상 정보로 복원되며, 이를 이용하여 압축을 풀어서 영상 및 음성을 표시할 수 있다.

이상과 같이, 블랙박스 장치(100)는 무결성 검증을 위한 데이터를 영상 정보 내에 내장할 수 있고, 이 영상 정보만으로 무결성 검증을 수행할 수 있다.

도 5는 무결성 검증 서버(300)에서 수행되는 예시적인 제어 흐름을 도시한 도면이다. 도 5의 제어 흐름은 무결성 검증의 실행을 요구하는 사용자의 명령에 따라 시작하고, 본 제어 흐름의 수행을 완료함으로써 종료될 수 있다. 도 5의 제어 흐름은 도 3의 제어 흐름과 대응관계를 가지므로, 중복되지 않는 범위 내에서 간단히 설명하도록 한다.

단계 S301에서, 무결성 검증 서버(300)에 내장되거나 연결된 착탈식 메모리 리더로부터 착탈식 메모리(103)에 저장된 영상 정보를 읽음으로써, 또는 네트워크를 통하여 영상 정보를 전송받음으로써, 무결성 검증 서버(300)의 프로세서는 이후의 처리를 위하여 영상 정보를 로딩한다. 이 과정에서 사용자에 의한 동영상 파일의 선택 과정이 수반될 수 있다.

단계 S303에서, 프로세서는 선택된 영상 정보로부터 은닉된 해시 데이터와 나아가 주행 정보를 추출한다. 해시 데이터와 주행 정보의 추출은 블랙박스 장치(100)와 미리 약속된 알고리즘에 따라 이루어지거나 약속된 포맷에 따라 이루어질 수 있다.

프로세서는 동영상 파일에 포함된 인트라 프레임과 인터 프레임을 식별하고, 식별된 인트라 프레임의 예측 에러 블록에서 약속된 알고리즘에 따라 해시 데이터와 주행 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 전술한 예시적 방법에서 최다 빈도의 에러값이 0인 경우 예측 에러 블록에 포함된 에러 값이 0이거나 1인 값은 은닉된 무결성 검증용 데이터 및 주행 정보로 보고 추출될 수 있다.

단계 S305에서, 프로세서는 단계 S301에서 로딩된 영상 정보를 원래의 영상 정보로 복원한다. 복원 과정에서 인트라 프레임의 예측 에러 블록에 해시 데이터와 주행 정보를 은닉하는 과정과는 반대되는 과정을 수행하여 복원할 수 있다. 이러한 알고리즘은 동영상 압축 포맷의 특성을 이용하여 이루어지고 이 알고리즘은 해시 데이터나 주행 정보의 은닉을 위한 알고리즘과는 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 은닉 정보가 있던 자리는 최다 빈도의 에러값으로 모두 기입될 수 있는 바, 전술한 바와 같이 최대 빈도의 에러값이 '0' 이었던 경우 '0' 및 '1'에 대해서는 모두 '0'이 되도록 한다. 그리고, '2' 이상의 에러 값에 대해서는 모두 1씩 빼줌으로써 -1씩 시트프시킨다.

단계 S307에서, 프로세서는 단계 S305에서 복원된 영상 정보와 나아가 주행 정보에 대해서 다시 비밀키를 이용하고 해시 기능을 적용하여 새로운 해시 데이터를 생성한다. 비밀키는 인증 기관에서 발급된 해시 기능을 적용하기 위한 암호화 키 일 수 있고 블랙박스 장치(100)에서 이용된 비밀키와 동일한 키일 수 있다.

단계 S309에서, 프로세서는 단계 S303에서 추출된 해시 데이터와 단계 S307에서 생성된 해시 데이터를 비교한다.

이후 단계 S311에서, 프로세서는 두 해시 데이터가 동일한 경우에는 단계 S313으로 전이하고 상이한 경우에는 단계 S315로 전이한다.

단계 S313에서, 프로세서는 로딩된 영상 정보의 위·변조가 없는 것으로 하여 무결성을 인증하고 그 인증 결과를 무결성 검증 서버(300)의 디스플레이에 표시하거나 휘발성 메모리 등에 저장할 수 있다.

반대로 단계 S315에서, 프로세서는 로딩된 영상 정보의 위·변조가 존재한다는 의미로 무결성 불인증 결과를 디스플레이에 표시하거나 메모리 등에 저장할 수 있다.

이와 같은 도 5의 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법을 통해서 블랙박스 장치(100)에서 생성된 영상의 무결성을 검증할 수 있고 해시 데이터의 조작을 방지할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 블랙박스 장치
101 : 메모리 103 : 착탈식 메모리
105 : 입력 인터페이스 107 : 출력 인터페이스
109 : 외부 인터페이스 111 : 카메라 모듈
113 : 시스템 버스/제어 버스 115 : 프로세서
151 : 데이터 수집부 153 : 정보 생성부
155 : 무결성 데이터 생성부 157 : 정보 변경부
159 : 정보 저장부
200 : 전자 제어 유닛 300 : 무결성 검증 서버

Claims (15)

1. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법으로서,
   (a) 차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 단계;
   (b) 상기 생성된 데이터를 이용하여 상기 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 단계; 및
   (c) 상기 변경된 제 2 정보를 저장하는 단계;를 포함하며,
   상기 변경된 제 2 정보는 상기 제 1 정보로 복원 가능하고,
   상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하며,
   상기 영상 정보는 카메라 모듈의 영상 신호로부터 압축된 인트라(Intra) 프레임과 인터(Inter) 프레임을 포함하고,
   상기 단계 (b)에서는 상기 압축된 인트라 프레임의 예측 오차 블록을 이용하여 상기 무결성 검증을 위한 데이터를 은닉하는,
   무결성 검증 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무결성 검증을 위한 데이터는 상기 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 생성한 해시 데이터인,
   무결성 검증 방법.
3. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법으로서,
   (a) 차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 단계;
   (b) 상기 생성된 데이터를 이용하여 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 단계; 및
   (c) 상기 변경된 제 2 정보를 저장하는 단계;를 포함하며,
   상기 변경된 제 2 정보는 상기 제 1 정보로 복원 가능하고,
   상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하며,
   상기 단계 (a)에서는 상기 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 해시 데이터를 생성하고,
   상기 단계 (b)에서는 상기 해시 데이터를 상기 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경하며,
   상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 주행 정보를 더 포함하고,
   상기 단계 (b)에서는 상기 해시 데이터와 함께 상기 주행 정보를 상기 영상 정보 내에 은닉하는,
   무결성 검증 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 단계 (a)에서는 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 상기 해시 데이터를 생성하는,
   무결성 검증 방법.
5. 삭제
6. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법으로서,
   (a) 무결성 검증을 위한 영상 정보를 로딩하는 단계;
   (b) 상기 로딩된 영상 정보에서 제 1 해시 데이터를 추출하는 단계; 및
   (c) 상기 로딩된 영상 정보로부터 원본의 영상 정보를 복원하는 단계;를 포함하며,
   상기 로딩된 영상 정보는 인트라 프레임과 인터 프레임을 포함하고,
   상기 단계 (b)에서는 상기 인트라 프레임의 예측 오차 블록으로부터 상기 제 1 해시 데이터를 추출하는,
   무결성 검증 방법.
7. 제6항에 있어서,
   (d) 상기 복원된 영상 정보에 해시 기능을 적용하여 제 2 해시 데이터를 생성하는 단계; 및
   (e) 상기 제 1 해시 데이터와 상기 제 2 해시 데이터를 비교하는 단계;를 더 포함하는,
   무결성 검증 방법.
8. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 영상의 무결성 검증 방법으로서,
   (a) 무결성 검증을 위한 영상 정보를 로딩하는 단계;
   (b) 상기 로딩된 영상 정보에서 제 1 해시 데이터를 추출하는 단계; 및
   (c) 상기 로딩된 영상 정보로부터 원본의 영상 정보를 복원하는 단계;
   (d) 상기 복원된 영상 정보에 해시 기능을 적용하여 제 2 해시 데이터를 생성하는 단계; 및
   (e) 상기 제 1 해시 데이터와 상기 제 2 해시 데이터를 비교하는 단계;를 포함하며,
   상기 단계 (b)에서는 상기 영상 정보로부터 주행 정보를 더 추출하고,
   상기 단계 (d)에서는 상기 복원된 영상 정보와 상기 추출된 주행 정보에 해시 기능을 적용하여 제 2 해시 데이터를 생성하는,
   무결성 검증 방법.
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서는 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 상기 제 2 해시 데이터를 생성하는,
    무결성 검증 방법.
11. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치로서,
    차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 무결성 데이터 생성부;
    상기 생성된 데이터를 이용하여 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 정보 변경부; 및
    상기 변경된 제 2 정보를 저장하는 정보 저장부;를 포함하며,
    상기 변경된 상기 제 2 정보는 상기 제 1 정보로 복원 가능하고,
    상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하며,
    상기 영상 정보는 카메라 모듈의 영상 신호로부터 압축된 인트라(Intra) 프레임과 인터(Inter) 프레임을 포함하고,
    상기 정보 변경부는 상기 인트라 프레임의 예측 오차 블럭의 오차값을 변경하여 상기 무결성 검증을 위한 데이터를 은닉하며,
    상기 변경된 인트라 프레임은 변경 전 인트라 프레임으로 복원가능한,
    차량용 블랙박스 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 무결성 데이터 생성부는 상기 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 해시 데이터를 생성하고,
    상기 정보 변경부는 상기 해시 데이터를 상기 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경하는,
    차량용 블랙박스 장치.
13. 가역 정보 은닉을 이용한 차량용 블랙박스 장치로서,
    차량에서 수집된 하나 이상의 제 1 정보로부터 무결성 검증을 위한 데이터를 생성하는 무결성 데이터 생성부;
    상기 생성된 데이터를 이용하여 상기 제 1 정보를 제 2 정보로 변경하는 정보 변경부; 및
    상기 제 2 정보를 저장하는 정보 저장부;를 포함하며,
    상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 영상 정보를 포함하고,
    상기 무결성 데이터 생성부는 상기 영상 정보에 해시(Hash) 기능(function)을 적용하여 해시 데이터를 생성하고,
    상기 정보 변경부는 상기 해시 데이터를 상기 영상 정보 내에 은닉하여 제 2 정보로 변경하며,
    상기 제 2 정보는 상기 제 1 정보로 복원 가능하며,
    상기 하나 이상의 제 1 정보는 차량의 주행 정보를 더 포함하고,
    상기 정보 변경부는 상기 해시 데이터와 함께 상기 주행 정보를 상기 영상 정보 내에 은닉하는,
    차량용 블랙박스 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 무결성 데이터 생성부는 공인된 인증 기관에서 발급된 비밀키를 이용하여 상기 해시 데이터를 생성하는,
    차량용 블랙박스 장치.
15. 삭제

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