KR102066778B1 - 사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법 - Google Patents

사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법 Download PDF

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Abstract

사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템에서, 상기 영상 송신 장치는, 상기 영상 수신 장치와 통신하는 통신부와; 촬상된 영상에서 객체를 인식하고, 인식된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 인식된 객체가 상기 등록 객체이면 상기 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행하는 객체 보안 모듈과; 그리고, 경량화 암호화 기법을 이용하여 상기 촬상된 영상을 암호화하고, 보안 인증 처리를 수행하는 영상 암호화 모듈을 포함하고, 상기 영상 수신 장치는, 상기 영상 송신 장치와 통신하는 통신부와; 상기 등록 객체에 대한 객체 보안을 해제하는 객체 보안 해제 모듈과; 그리고, 상기 암호화된 영상을 복호화 하는 영상 복호화 모듈을 포함할 수 있다. 이로써, 경량화 암호 기법 기반으로 영상을 암호화하여 저연산, 저전력의 암호화, 복호화가 가능한 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.

Description

사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법{IMAGE PROCESSING SYSTEM COMPRISING IMAGE TRANSMITTER AND IMAGE RECEIVER BASED ON INTERNET OF THINGS, AND IMAGE PROCESSING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다.
최근 활발히 개발되고 있는 사물 인터넷(IoT: Internet of Things)은 지능형 무인 경비 시스템에서 사용되는 CCTV, 스마트폰으로 가정의 상황을 모니터링 하는 홈 CCTV, 원격 환자 모니터링 시스템 및 원격 진료 환경 등과 같은 다양한 영상 매체를 이용하는 분야에 응용되고 있다.
하지만, 현재 상용화 되어있는 사물 인터넷 환경 기반 영상 제공 서비스는 별도의 암호 기법 없이 단순 아이디 및 패스워드 기반의 인증에 의존하고 있다. 또한, 이러한 서비스를 제공하는 대부분의 기업은 제품 및 기업 내부의 연결된 기기들을 보호하기 위한 보안 기술력에만 집중하고 있어 영상의 보안에는 취약하다.
또한, 영상 제공 서비스는 대부분 실시간으로 영상을 제공하기 때문에 널리 알려져 있는 기존의 암호기법으로는 고화질의 실시간 영상 제공 서비스를 원활히 할 수 없다는 문제점이 있고, 기존의 패스워드 방식은 패스워드의 유출이 쉬워 사용자도 알지 못하는 사이에 개인 프라이버시 영상이 노출될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 경량화 암호 기법 기반으로 영상을 암호화하여 저연산, 저전력의 암호화, 복호화가 가능한 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사용자 맞춤형 프라이버시 보호 기능이 적용된 고화질 실시간 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예인, 사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템에서, 상기 영상 송신 장치는, 상기 영상 수신 장치와 통신하는 통신부와; 촬상된 영상에서 객체를 인식하고, 인식된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 인식된 객체가 상기 등록 객체이면 상기 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행하는 객체 보안 모듈과; 그리고, 경량화 암호화 기법을 이용하여 상기 촬상된 영상을 암호화하고, 보안 인증 처리를 수행하는 영상 암호화 모듈을 포함하고, 상기 영상 수신 장치는, 상기 영상 송신 장치와 통신하는 통신부와; 상기 등록 객체에 대한 객체 보안을 해제하는 객체 보안 해제 모듈과; 그리고, 상기 암호화된 영상을 복호화 하는 영상 복호화 모듈을 포함할 수 있다.
상기 영상 송신 장치는 영상을 촬상하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 객체 보안 모듈은 빅데이터 분석을 기반으로 하는 딥러닝 방식으로 객체를 인식하고, 상기 등록 객체를 블러, 모자이크 처리 및 카오스 기반의 스크램블 기법 중 적어도 하나를 이용하여 마스킹할 수 있다.
상기 영상 암호화 모듈은 영상이 촬상된 시각을 수치화한 시간 정보인 타임 스탬프 t와 메세지 인증 코드 역할을 하는 일방향 해쉬 알고리즘을 이용하여 세션키를 생성하는 것을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인, 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템의 영상 처리 방법은, 상기 영상 송신 장치에서 영상을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 영상에서 객체를 인식하는 단계와; 상기 인식된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 인식된 객체가 상기 등록 객체이면 상기 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행하는 단계와; 상기 객체 보안 처리가 수행된 영상을 경량화 암호화 기법을 이용하여 암호화하고, 보안 인증을 수행하는 단계와; 상기 암호화된 영상을 상기 영상 수신 장치로 전송하는 단계와; 상기 암호화된 영상을 복호화 하여 재생하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경량화 암호 기법 기반으로 영상을 암호화하여 저연산, 저전력의 암호화, 복호화가 가능한 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 맞춤형 프라이버시 보호 기능이 적용된 고화질 실시간 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 시스템 및 이를 이용한 영상 처리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 제어 블럭도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 객체 보안 처리를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 등록 객체의 마스킹을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량화 암호 알고리즘의 구성도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 암호,복호화 및 보안 인증 프로토콜을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 암호화된 영상을 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 제어 블럭도이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 제어 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상 처리 시스템은 영상 송신 장치(100)와 영상 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
영상 송신 장치(100)는 사물 인터넷 기반의 영상 기기를 포함할 수 있으며, 영상을 촬상하고 유무선 통신을 통하여 외부와 각종 신호 및 영상을 주고 받을 수 있는 전자 디바이스로 구현될 수 있다. 예를 들어, 영상 송신 장치(100)는 무인 경비 시스템에서 사용되는 CCTV, 스마트폰으로 가정의 상황을 모니터링 하는 홈 CCTV, 자동차 블랙 박스, 드론 또는 의료용 촬상 기기와 같은 경량의 소형 전자 기기로 구현될 수 있다.
영상 수신 장치(200)는 영상 송신 장치(100)로부터 영상을 수신하여 영상을 처리, 저장 및 활용할 수 있는 영상 처리 기기일 수 있으며, 영상 송신 장치(100)와 같은 개인 단말일 수도 있고, 영상 처리를 위한 서버일 수도 있다. 영상 송신 장치(100)가 서버일 경우 촬상된 영상을 저장하고 다양한 영상 처리를 통하여 사용자에게 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
영상 송신 장치(100)는 카메라(110), 객체 보안 모듈(120), 영상 암호화 모듈(130) 및 통신부(140)를 포함할 수 있고, 영상 수신 장치(200)는 통신부(210), 영상 복호화 모듈(220), 객체 보안 해제 모듈(230), 디스플레이부(240) 및 사용자 인터페이스부(250)를 포함할 수 있다.
영상 송신 장치(100)와 영상 수신 장치(200)는 통신부(140, 210)의 유, 무선 통신을 통하여 촬상된 영상을 주고 받을 수 있다. 본 발명에 따른 영상 처리 시스템의 경우, 사물 인터넷 기반으로 영상을 송수신할 수 있는 영상 기기간 통신을 지원하며, 통신부(140, 210)는 공지된 다양한 통신 프로토콜에 따라 영상을 송수신할 수 있다.
카메라(110)는 사용자가 원하는 영상을 촬상하며, 촬상된 영상은 영상 송신 장치(100)에서 암호화 될 수 있다.
객체 보안 모듈(120)은 촬상된 영상에서 객체를 인식하고, 인식된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 인식된 객체가 등록 객체이면 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행할 수 있다. 사물 인터넷 환경에서 개인 영상 정보는 유출되었을 때 민감한 내용을 많이 담고 있다. 이를 방지하기 위하여, 객체 보안 모듈(120)은 개인 영상 정보 보호를 위해 프라이버시 객체를 검출하고, 검출된 객체가 등록된 사용자의 경우 객체를 마스킹하여 다른 사람이 알아보지 못하도록 하는 사용자 맞춤 프라이버시 보호 기법을 영상에 적용한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 객체 보안 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 우선, 객체 보안 모듈(120)은 빅데이터 분석을 기반으로 하는 딥러닝(deep learning) 방식으로 동적 객체를 인식할 수 있다(Ⅰ).
딥러닝은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 기술이다. 예를 들어, 컴퓨터는 사진만으로 개와 고양이를 구분하지 못한다. 하지만 사람은 아주 쉽게 구분할 수 있다. 이를 위해 ‘기계 학습(Machine Learning)’이라는 방법이 고안되었으며, 많은 데이터, 즉 빅데이터를 컴퓨터에 입력하고 비슷한 것끼리 분류하도록 하는 기술이다. 저장된 개 사진과 비슷한 사진이 입력되면, 이를 개 사진이라고 컴퓨터가 분류하도록 한 것이다. 데이터를 어떻게 분류할 것인가를 놓고 현재 많은 기계 학습 알고리즘이 등장하고 있으며, ‘의사결정나무’나 ‘베이지안망’, ‘서포트벡터머신(SVM)’, ‘인공신경망’ 등이 대표적이다. 이 중 딥러닝은 인공신경망이 개발된 것이다.
이러한 딥러닝을 이용하여 객체를 인식할 경우, 사람의 개입 없이 자동차를 트럭, 버스, 승용차 등으로 분류하는 것이 가능하고, 사람의 인상 및 행동 패턴을 학습하여 객체를 분류하는 데 뛰어난 효과가 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 객체 보안 모듈(120)은 기존의 공지된 동적 객체 탐지 방법, 객체 인식 방법 및 얼굴 인식 모듈과 같은 영상 처리를 적용하여 객체를 인식하고 얼굴을 인증할 수도 있다. 또는, 객체 보안 모듈(120)은 공지된 객체 인식 및 얼굴 인식 모듈과 딥러링 방식을 모두 적용하여 동적 객체를 인식할 수도 있다.
동적 객체가 탐지되면, 객체 보안 모듈(120)은 탐지된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단할 수 있다(Ⅱ). 등록 객체는 사용자의 설정에 따라 또는 오랜 데이터의 축적에 따라 자동으로 설정될 수 있다. 예를 들어 자주 촬상되는 반려 동물이나 자동차, 또는 특정 사람은 등록 객체로 설정되어 촬상된 화면에 노출되지 않을 수 있다. 등록 객체가 사람인 경우 얼굴 정보가 미리 저장될 수 있고, 객체 보안 모듈(120)은 검출된 객체 내에서 얼굴을 검출한 뒤 검출된 얼굴 정보와 등록된 정보의 인증 과정을 거쳐 보호할 객체인지 여부를 판단할 수 있다.
즉, 특정 객체에 대해서 "개인영상정보"로 설정되어 보호될 수 있는데 "개인영상정보"는 촬영 처리되는 영상 정보 중 개인의 초상, 행동 등 사생활과 관련된 영상으로서 해당 개인의 동일성 여부를 식별할 수 있는 정보를 의미한다. 따라서 사람의 얼굴, 몸짓, 옷, 머리모양, 소지품 등이 개인 프라이버시 객체로 보호될 수 있다.
객체 보안 모듈(120)은 인식된 객체가 등록 객체이면 등록 객체를 블러, 모자이크 처리 및 카오스 기반의 스크램블 기법 중 적어도 하나를 이용하여 마스킹할 수 있다(Ⅲ). 등록되지 않은 객체이면 개인영상정보가 아니기 때문에 마스킹 처리가 필요하지 않다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 등록 객체의 마스킹을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 마스킹은 개인 프라이버시 정보를 다른 사람이 알아볼 수 없도록 하는 것으로 마스킹 방법에는 이미지 처리를 통한 방법과 키를 이용한 블록화된 객체를 키 기반으로 치환(permutation)하는 방법이 있다.
원본 이미지(A)를 이미지 처리를 통하여 마스킹하면, B와 같이 블러(Blur) 이미지가 되거나, C와 같이 모자이크 처리(Mosaic, C) 영상이 될 수 있고, 치환 방법의 하나인 카오스 기반의 스크램블 기법을 사용하여 D와 같이 마스킹 영상을 얻을 수도 있다.
정리하면, 본 실시예에 따른 객체 보안 모듈(120)은 실시간 영상 분석을 위하여 딥러닝과 빅데이터 분석 기술 기반의 객체 인식을 수행하고, 개인 정보가 유출되기 쉬운 사물 인터넷 환경에서 객체의 사용자 맞춤형 프라이버시 보호를 통해 제한적인 개인영상정보를 제공할 수 있는 객체 보안 처리를 수행한다.
영상 암호화 모듈(130)은 경량화 암호화 기법을 이용하여 상기 촬상된 영상을 암호화하고, 보안 인증 처리를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따를 경우, 사물 인터넷 환경에서 영상 송신 장치(100)와 영상 수신 장치(200) 사이의 안전한 전송 환경을 구축하기 위해 영상 송신 장치(100)가 제공하는 영상에 저연산/저전력 경량화 국내암호 표준인 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)를 기반으로 경량 상호 인증 및 키동의 프로토콜을 적용한 안전한 영상 암복호화 및 인증이 수행될 수 있다.
국가보안기술연구소에서 개발한 128 비트의 블록 암호화 알고리즘인 LEA는 국제표준알고리즘인 AES(Advanced Encryption Standard) 대비 1.5~2배의 속도 향상이 있으면서 AES를 개발한 벨기에 루벤 대학 COSIC 연구소로부터 안전성검증을 받은 암호 알고리즘이다. LEA는 기존 암호 알고리즘 대비 동일 레벨의 보안을 제공하면서 알고리즘을 단순화 함으로써 화질의 실시간 영상을 제공하는 사물 인터넷 환경에서 영상 보안을 제공하기에 적합한 암호 방법에 해당한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량화 암호 알고리즘의 구성도이다.
도 4를 참조하면, LEA의 암호화 과정은 k비트 키 K로부터 Nr개의 192 비트 암호화용 라운드키 RKnc(0 ≤ i ≤Nr-1)를 생성하는 키 스케줄 함수 KeySchedulenc와, 라운드키 RKnc 및 라운드 함수 Roundenc를 이용하여 128비트 평문 P를 128 비트 암호문 C로 변환하는 암호화 함수 Encrypt로 구성된다.
LEA의 암호화 함수 Encrypt는 k비트 키 K에 대해 키 스케줄 함수 KeySchedulenc을 수행하여 생성된 Nr개의 192 비트 라운드키 RKnc= (RKnc[0], RKnc[1], ..., RKnc[5]) (0 ≤ i ≤ Nr-1)와 128 비트 평문 P = (P[0],P[1],…,P[15]) 를 입력받아 암호화 알고리즘을 수행하여 128비트 암호문 C = (C[0],C[1],…,C[15])를 출력한다.
영상 복호화 모듈(220)에서 수행될 복호화 과정은 k비트 키 K로부터 Nr개의 192 비트 복호화용 라운드키 RKec(0 ≤ i ≤Nr-1)를 생성하는 키 스케줄 함수 KeyScheduleec와, 라운드키 RKec 및 라운드 함수 Rounddec를 이용하여 128 비트 암호문 C를 128 비트 평문 P로 변환하는 복호화 함수 Decrypt로 구성된다.
LEA의 복호화 함수 Decrypt는 k비트 키 K에 대해 키 스케줄 함수 KeyScheduledec을 수행하여 생성된 Nr개의 192 비트 라운드키와 128 비트 암호문 C=(C[0], C[1], … , C[15])를 입력 받아 복호화 알고리즘을 수행하여 128 비트 평문 P=(P[0], P[1], … , P[15])를 출력한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 암호,복호화 및 보안 인증 프로토콜을 나타낸 도면이다.
영상 암호화 모듈(130)과 영상 복호화 모듈(220)은 LEA 암호 및 복호화 알고리즘인 E(·), D(·)과 안전한 일방향 해쉬 알고리즘(h)을 공유 파라미터로 하여 영상을 암복호화 및 인증할 수 있다.
영상 암호화 모듈(130)은 영상이 촬상된 시각을 수치화한 시간 정보인 타임 스탬프 t와 메세지 인증 코드 역할을 하는 일방향 해쉬 알고리즘을 이용하여 촬상된 영상(컨텐츠)에 대한 보안 인증 처리를 수행할 수 있다.
촬상된 영상(G)이 암호화되어 해쉬 알로리즘을 거치면 특정 세션 동안에만 컨텐츠의 유효성을 인증할 수 있는 난수, 즉 세션키(sk)가 생성될 수 있다. 암호화된 컨텐츠(C←E(G))와, M←h(sk│G)는 시간 정보와 함께 영상 복호화 모듈(220)로 전송될 수 있다.
영상 복호화 모듈(220)은 시간 동기화를 통하여 타임 스탬프를 체크하고, 암호화된 컨텐츠를 복호화할 수 있다(G←D(C)). 또한, M?=h(sk│G)를 통해 컨텐츠를 검증할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 인증 프로토콜에 따르면 타임 스탬프 검증을 통하여 영상의 위조 및 변조가 방지될 수 있고, 세션키를 이용하여 컨텐츠의 유효성이 검증될 수 있다.
기존의 고연산의 암호 기법(Cryptography)은 저연산, 저전력, 경량화된 사물 인터넷 환경에 적합하지 않는 문제점이 존재한다. 하지만, 본 실시예에 따를 경우, 저연산, 저전력의 효율적인 통신과 저전력의 경량화된 단말/센서에 적합한 경량화 암호 기법(Lightweight Cryptography)을 사용함으로써 고화질의 실시간 영상을 안전하게 송수신하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 암호화된 영상을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 영상 암호화 모듈(130)에서 LEA로 암호화된 영상은 특정 권한이 있는 사용자가 아니면 이를 해제할 수 없도록 되어 있다. 도 6와 같이 암호화된 영상이 영상 수신 장치(200)로 전송될 수 있고, 영상 수신 장치(200)는 암호화된 영상을 LEA를 이용하여 복호화하고 검증하여 촬상된 영상을 디스플레이부(240)에 표시할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 영상은 객체 보안 처리 및 영상 암호화가 모두 이루어지지만, 다른 실시예에 따를 경우, 사용자의 설정에 따라 객체 보안 처리만 되거나 영상 암호화만이 수행될 수도 있다. 이는 사용자가 실시간으로 보기를 원하는 영상에 옵션을 부여할 수 있는 것으로, 영상 송신 장치(100)는 이러한 설정을 위한 도시하지 않은 사용자 인터페이스부를 더 포함할 수도 있다.
영상 수신 장치(200)의 영상 복호화 모듈(220)은 암호화된 영상을 복호화 하고, 기설정된 프로토콜에 따라 컨텐츠, 즉 영상을 검증할 수 있다. 영상 복호화 모듈(220)은 도 4 및 도 5에서 설명된 복호화 및 보안 인증 프로토콜에 따라 영상을 복호화할 수 있고, 복호화된 영상은 디스플레이부(240)에 표시될 수 있다.
영상에 객체 보안 처리가 수행되지 않는 경우, 영상 복호화 모듈(220)에서 복호화된 영상은 촬상된 도 2의 (Ⅰ) 영상이 되고, 객체 보안 처리가 수행된 영상이 복호화되면 도 2의 (Ⅲ)와 같은 영상이 된다.
객체 보안 해제 모듈(230)은 등록 객체에 대한 객체 보안을 해제할 수 있다. 객체 보안 해제 모듈(230)은 객체 보안 모듈(120)이 수행한 객체 마스킹을 해제하는 방식으로 원본 영상을 복원할 수 있다. 물론, 사용자의 선택에 따라 객체 보안이 이루어진 상태에서 영상이 표시될 수도 있다.
사용자 인터페이스부(250)는 수신된 영상을 표시하거나 저장할 때의 사용자 선택을 수신할 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스부(250)를 통하여 객체의 보안을 해제하거나 보안을 유지할 수도 있고, 암호화된 영상의 복호화를 수행할 수 있다. 즉, 영상의 복호화는 특정 권한이 있는 사용자 또는 관리자 만이 선택할 수 있다.
영상 수신 장치(200)와 영상 송신 장치(100)는 각각 도시하지 않은 전원 제어 모듈과, 메모리, 상술한 구성 요소 간의 통신을 제어하는 제어 모듈(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 영상 수신 장치(200)가 서버로 구현될 경우, 촬상된 영상을 저장하기 위한 대용량 저장 모듈을 포함할 수 있다. 촬상된 영상은 사용자의 설정에 따라 원본, 암호화된 영상, 객체 보안 처리된 영상 또는 객체 보안이 해제된 영상이 선택적으로 저장될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 영상 처리 방법을 정리하면 다음과 같다.
우선, 영상 송신 장치(100)의 카메라(110)에서 영상을 촬상할 수 있다(S710).
객체 보안 모듈(120)은 촬상된 영상에서 객체, 특히 움직이는 동적 객체를 인식할 수 있다(S720). 이때, 객체 보안 모듈(120)은 빅데이터 분석을 기반으로 하는 딥러닝 방식으로 객체를 인식할 수 있다.
그런 후, 객체 보안 모듈(120)은 인식된 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단할 수 있다(S730).
판단 결과, 인식된 객체가 등록 객체이면 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행할 수 있다(S740). 객체 보안 처리는 등록 객체를 블러, 모자이크 처리 및 카오스 기반의 스크램블 기법 중 적어도 하나를 이용하여 마스킹함으로써 수행될 수 있다.
한편, 인식된 객체가 등록 객체가 아니면 등록되지 않은 객체에 대해서는 객체 보안을 위한 마스킹이 수행되지 않는다.
영상 암호화 모듈(130)은 객체 보안 처리가 수행된 영상을 경량화 암호화 기법을 이용하여 암호화하고, 보안 인증 처리를 수행한다(S750).
영상 암호화 모듈(130)은 영상이 촬상된 시각을 수치화한 시간 정보인 타임 스탬프 t와 메세지 인증 코드 역할을 하는 일방향 해쉬 알고리즘을 이용하여 촬상된 영상(컨텐츠)에 대한 보안 인증 처리를 수행할 수 있다.
암호화된 영상은 영상 수신 장치(200)로 전송되고(S760), 영상 수신 장치(200)의 영상 복호화 모듈(220)은 암호화된 영상을 복호화 하고, 객체보안 해제 모듈(230)은 객체 보안을 해제할 수 있다. 복호화되고 객체 보안이 해제된 영상은 사용자의 선택에 따라 재생될 수 있다(S770).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 시스템의 제어 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상 처리 시스템은 카메라(300)와, 서버(400) 및 영상 재생 장치(500)를 포함할 수 있다. 영상을 암호화하고 객체 보안 처리를 수행하는 모듈은 카메라(300)를 포함하는 개인 단말이 아닌 대용량 연산이 가능한 서버(400)에 설치될 수도 있다.
서버(400)는 도 1의 설명되었던 통신부(410), 객체 보안 모듈(420) 및 영상 암호화 모듈(430)을 포함할 수 있다. 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략된다. 본 실시예에와 같이 카메라(300)로부터 영상이 전송될 때는 암호화 되지 않는 영상이지만 서버(400)의 객체 보안 모듈(420)와 영상 암호화 모듈(430)에서 영상이 암호화되고 보안 처리될 수 있다. 이는 경량의 카메라(300)에서는 영상을 촬상하여 단순히 전송하고, 사용자가 원하는 영상에 대한 보호는 서버(400)에서 수행되는 것을 의미한다.
서버(400)에서 암호화 또는 보안 처리된 영상은 사용자의 영상 재생 장치(500)로 전송되고, 영상 재생 장치(500)에서 복호화 및 재생될 수 있다. 영상 재생 장치(500)에 포함되어 있는 통신부(510), 영상 복호화 모듈(520), 객체 보안 해제 모듈(530), 디스플레이부(540), 사용자 인터페이스부(550)는 도 1을 참조하여 설명된 구성 요소들과 대동 소이하므로 중복된 설명은 생략된다.
영상 재생 장치(500)는 컴퓨터, 태블랫 PC 또는 휴대용 전화기와 같은 개인 단말기일 수 있으며, 촬상된 영상을 실시간으로 시청하기 원하는 최종 단말을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 경량화 암호기법 기반의 영상에 대한 저연산, 저전력의 암복호화와 사용자 맞춤형 프라이버시 보호 기능을 사용하여 사물 인터넷 환경에 적합한 고화질 실시간 영상에 대한 개인 영상 정보 보호 시스템이 제공될 수 있다. 또한, 사회적인 프라이버시에 대한 문제 해결을 통한 경제적 손실을 최소화 할 수 있고, 특히 영상의 중요도가 높은 사물 인터넷 환경 기반의 지능형 무인경비 시스템과 원격 진료환경 등의 분야에서 다양하게 적용할 수 있는 이점이 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 9의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 영상 송신 장치, 영상 수신 장치, 서버 등) 일 수 있다.
도 9의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 사물 인터넷 기반의 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템에 있어서,
    상기 영상 송신 장치는,
    상기 영상 수신 장치와 통신하는 통신부와;
    촬상된 영상에서, 빅데이터 분석을 기반으로 하는 딥러닝 방식을 이용하여, 사람, 동물 및 자동차 중 적어도 어느 하나인 동적 객체를 인식하고, 인식된 동적 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 인식된 동적 객체가 상기 등록 객체이면 상기 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행하며, 판단 결과 상기 인식된 동적 객체가 등록되지 않은 객체이면 상기 등록되지 않은 객체에 대한 상기 객체 보안 처리를 미수행하는 객체 보안 모듈과; 그리고,
    경량화 암호화 기법을 이용하여 상기 촬상된 영상을 암호화하고, 보안 인증 처리를 수행하는 영상 암호화 모듈을 포함하고,
    상기 영상 수신 장치는,
    상기 영상 송신 장치와 통신하는 통신부와;
    상기 등록 객체에 대한 객체 보안을 해제하는 객체 보안 해제 모듈과; 그리고,
    상기 암호화된 영상을 복호화 하는 영상 복호화 모듈을 포함하며,

    상기 객체 보안 모듈에 의해 상기 객체 보안 처리가 수행된 상기 동적 객체, 상기 객체 보안 모듈에 의해 상기 객체 보안 처리가 미수행된 상기 등록되지 않은 객체가 포함된 상기 영상은 상기 영상 암호화 모듈에 의해 암호화되어 상기 영상 수신 장치로 전송되고,
    상기 영상 수신 장치로 전송된 상기 영상은 상기 영상 복호화 모듈에 의해 복호화되고,
    상기 영상 수신 장치에 마련된 상기 객체 보안 해제 모듈은 사용자의 선택에 따라, 복호화된 상기 영상에 포함된 상기 동적 객체에 대한 상기 객체 보안을 해제하거나 그대로 유지시키는 것을 특징으로 하는 영상 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 송신 장치는 영상을 촬상하는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 객체 보안 모듈은 상기 등록 객체를 블러, 모자이크 처리 및 카오스 기반의 스크램블 기법 중 적어도 하나를 이용하여 마스킹하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상 암호화 모듈은 영상이 촬상된 시각을 수치화한 시간 정보인 타임 스탬프 t와 메세지 인증 코드 역할을 하는 일방향 해쉬 알고리즘을 이용하여 세션키를 생성하는 것을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 시스템.
  5. 영상 송신 장치 및 영상 수신 장치를 포함하는 영상 처리 시스템의 영상 처리 방법에 있어서,
    상기 영상 송신 장치에서 영상을 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 영상에서, 빅데이터 분석을 기반으로 하는 딥러닝 방식을 이용하여, 사람, 동물 및 자동차 중 적어도 어느 하나인 동적 객체를 인식하는 단계와;
    상기 인식된 동적 객체가 기설정된 등록 객체인지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 인식된 동적 객체가 상기 등록 객체이면 상기 등록 객체에 대한 객체 보안 처리를 수행하며, 판단 결과 상기 인식된 동적 객체가 등록되지 않은 객체이면 상기 등록되지 않은 객체에 대한 상기 객체 보안 처리를 미수행하는 단계와;
    상기 객체 보안 처리가 수행된 영상을 경량화 암호화 기법을 이용하여 암호화하고, 보안 인증을 수행하는 단계와;
    상기 암호화된 영상을 상기 영상 수신 장치로 전송하는 단계와;
    상기 암호화된 영상을 복호화 하여 재생하는 단계를 포함하고,

    상기 객체 보안 모듈에 의해 상기 객체 보안 처리가 수행된 상기 동적 객체, 상기 객체 보안 모듈에 의해 상기 객체 보안 처리가 미수행된 상기 등록되지 않은 객체가 포함된 상기 영상은 상기 영상 암호화 모듈에 의해 암호화되어 상기 영상 수신 장치로 전송되고,
    상기 영상 수신 장치로 전송된 상기 영상은 상기 영상 복호화 모듈에 의해 복호화되고,
    상기 영상 수신 장치에 마련된 상기 객체 보안 해제 모듈은 사용자의 선택에 따라, 복호화된 상기 영상에 포함된 상기 동적 객체에 대한 상기 객체 보안을 해제하거나 그대로 유지시키는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 객체 보안 처리를 수행하는 단계는 상기 등록 객체를 블러, 모자이크 처리 및 카오스 기반의 스크램블 기법 중 적어도 하나를 이용하여 마스킹하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 영상의 보안 인증을 수행하는 단계는, 영상이 촬상된 시각을 수치화한 시간 정보인 타임 스탬프 t와 메세지 인증 코드 역할을 하는 일방향 해쉬 알고리즘을 이용하여 세션키를 생성하는 것을 생성하는 것을 특징으로 영상 처리 방법.
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