JP4600810B2 - 監視システム及び監視システムにおける認証方法 - Google Patents

Description

本発明は監視システムに関し、特に監視対象を撮像して画像信号を伝送する際に、監視対象の画像が、本来監視すべきものであるか否かを判断して認証する監視システム及び監視システムにおける認証方法の改良に関する。

カメラで撮像した画像をモニタに表示して監視したり、VTRやディスクレコーダで記録を行う画像監視システムが広く用いられている。このような画像監視システムにおいて、カメラのレンズ前方に監視対象の被写体と同じ画像の写真などを置き、被写体そのものをすげ替えたり、カメラの位置を変えて監視対象の被写体によく似た別の被写体を撮像したりして監視の目をごまかし、その間に犯罪を行うといった被写体の詐称が行われる恐れがある。特に近年、ネットワークカメラで撮像した監視画像をディジタル化して圧縮しネットワークを用いて遠隔地に伝送し、閲覧、記録を行うネットワーク監視システムが用いられており、このようなネットワーク監視システムにおいては、カメラの設置場所と画像を閲覧する場所が離れているので、カメラに不正をされる危険性が高い。
このような被写体の詐称に対して、図８に示すような識別子を用いる提案がなされている(例えば、下記の特許文献１参照)。

下記の特許文献１によれば、被写体である対象物102に固有の識別子（ID）を示す信号を送出し、取り外し不可能な無線タグ101を取り付け、撮像カメラ（図８中は単にカメラと記す）104による撮像時にＲＦレシーバ103のアンテナ103aを介して受信された無線タグ101からのID信号を受信してID情報を解読し、撮像カメラ104からの撮像に関連する情報や他の情報とID情報を複合ジェネレータ105で合成して複合データを生成し、この複合データを撮像画像データに電子透かしとして埋め込んだりして認証に用いている。
特開2000-261751号公報（図1、段落0027〜0031）

しかし特許文献１の方法では、画面に映っている光学画像そのものを認証するわけではなく、識別子がカメラ近傍にあるということを認証しているに過ぎないため、識別子が画面の外、例えばカメラの反対側に置かれていてもこれを正常と認証してしまう。このように従来の方法では確実な認証を行うことができないという課題があった。
したがって、真正でない画像を真正な画像であると、誤って認識してしまうことがなく、確実に真正な画像を認証することのできる監視システム及び監視システムにおける認証方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、撮像する画像の中に、特定のコードに基づいて発光する発光素子からなる表示装置を配置し、監視対象と共に発光素子の発光パターンを撮像して、その発光パターンが特定のコードに基づいているか否かを判断することにより、真正な画像であるか否かを判断して認証するようにしたものである。

すなわち、本発明によれば、発光素子を点灯又は消灯させることにより複数ビットからなる認証コードに対応する点灯パターンを生成する表示装置と、
前記表示装置を監視対象と共に撮像し、撮像した画像を伝送する撮像装置と、
前記撮像装置から伝送された前記画像を表示する監視端末とを備え、
前記監視端末は更に、
前記撮像装置から伝送された前記画像から前記発光素子の点灯を識別する画像認識手段と、
前記画像認識手段が識別した前記発光素子の点灯に基づいて複数ビットからなるコードを生成するコード化手段と、
前記コード化手段が生成した前記コードを認証する認証手段とを、
備える監視システムが提供される。

また本発明によれば、発光素子を点灯又は消灯により複数ビットからなる認証コードに対応する点灯パターンを生成する点灯ステップと、
前記発光素子を監視対象と共に撮像し、撮像した画像を伝送する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された前記画像から前記発光素子の点灯を識別する画像認識ステップと、
前記画像認識ステップで識別した前記発光素子の点灯に基づいて複数ビットからなるコードを生成するコード化ステップと、
前記コード化ステップで生成した前記コードを認証する認証ステップとを、
有する監視システムにおける認証方法が提供される。

本発明の監視システム及び監視システムにおける認証方法では、撮像する画像の中に、特定のコードに基づいて発光する発光素子からなる表示装置を配置し、監視対象と共に発光素子の発光パターンを撮像して、その発光パターンが特定のコードに基づいているか否かを判断しているので、監視している対象が真正な画像であるか否かを判断して認証することができる。

以下、本発明の監視システム及び監視システムにおける認証方法について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の監視システムの一実施の形態を示すネットワーク監視システムのシステム構成図、図２は図１中の表示装置として用いられるセキュリティボックスの外観図、図３は図１中のセキュリティボックスの構成を示すブロック図、図４は図１中のカメラの撮像画像の例、図５は図１中の監視端末の構成を示すブロック図、図６は図１中のセキュリティボックスの動作を示すフローチャート、図７は図１に示す監視システムにおける認証を示すフローチャートである。図１において、ネットワークカメラ12は、図示省略の被写体（監視対象）を撮像するよう配置されている。セキュリティボックス11は、ネットワークカメラ12の撮像範囲内に配置される。ネットワークカメラ12からの出力信号は、ネットワーク13を介して監視端末14に送信される。

図３のセキュリティボックス11のブロック図において、セキュリティボックス11は、時刻取得部31、認証コード生成部32、出力部33、表示部21、22、23、24、25を有している。図４において、セキュリティボックス11の表示部21、22、23、24、25は、それぞれ図１に示すネットワークカメラ12で撮像される点灯領域41、42、43、44、45となっている。図５に示す監視端末14は、ネットワークインターフェース51、画像伸長部52、画像出力部53、画像認識部54、時刻取得部55、認証部56を有している。セキュリティボックス11は図２のように外部にLEDなどで構成された表示部21〜25を備えている。本実施の形態では５つのLEDを備えている。

セキュリティボックス11の時刻取得部31は、電波時計を用いて現在時刻を取得する。例えば現在時刻は２００４年８月１日午前１０時３０分であったとする(図６中のステップS1)。そしてセキュリティボックス11の認証コード生成部32は、時刻取得部31で取得した現在時刻(200408011030)を基に認証コードを生成する(ステップS2)。これは例えばRSAなどの公開鍵方式の暗号鍵などを用いたり、DESなどの共通鍵方式の暗号化鍵を用いて認証コードを生成するものである。今生成された認証コードが20ビットで10011101010111100101であったとする。すると出力部33は、まず認証コードを10011、10101、01111、00101のように5ビットずつに分割する。そして最初の5ビットに従って５つのLEDを所定の時間、例えば１秒間点灯させる。最初の5ビットは10011であるので、LED21は点灯、LED22は消灯、LED23は消灯、LED24は点灯、LED25は点灯とする(ステップS3)。

そして１秒経過した後に２番目の5ビットである10101に従ってLED21〜25を点灯する(ステップS4)。そして更に１秒経過した後に３番目の5ビットである01111に従ってLED21〜25を点灯させる(ステップS5)。更に１秒経過した後に４番目の5ビットである00101に従ってLED21〜25を点灯させる(ステップS6)。このようにして順次LEDを点灯させる。４番目の点灯が１秒経過して20ビットすべての点灯が終了すると、その後１秒間はすべてのLEDを消灯させる(ステップS7)。この１秒間の消灯を識別すれば20ビットの点灯の区切りとすることができる。１秒間の消灯が終わると、ステップS1に戻り再び現在時刻を取得し、それに基づいたコードを生成してLEDを点灯させる。このようにして繰り返しLEDを点灯させる。なお本実施の形態の１秒という所定の時間は、カメラの映像のフレームレート(１秒当たりの画像のコマ数)よりも長い必要があるので、システムごとに設定可能とすると好適である。

また、認証コード生成方法によって、発光パターンが全消灯(5ビットに区切った状態で00000)となると、リセットと取り違える恐れがあるので、リセットの消灯時間を発光パターンの表示よりも長い時間にするなどの設定を行ったり、認証コードを生成する際に全消灯(5ビットに区切った状態で00000)とならないような禁則処理を行うと好適である。

このようなセキュリティボックス11を、監視を行うにあたり、あらかじめネットワークカメラ12の撮像エリアに配置しておく。そしていったんネットワークカメラ12で撮像した図４に示すような画像をネットワーク13を通して監視端末14に送る。監視端末14では送られた画像を見てセキュリティボックス11の５つのLEDがどこにあるか、領域41〜45をマウスなどを用いて設定しておく。

監視を開始すると、ネットワークカメラ12は図４に示すような画像を撮像し、ディジタル化、画像圧縮などの処理を施してネットワークに送出する。
監視端末14のネットワークインターフェース51はネットワークカメラ12から送出された画像を受信し、画像伸長部52でこれを伸長して画像を得て、画像出力部53から不図示のモニタに画像を出力しモニタに画像を表示する。

一方画像の一部にはセキュリティボックス11が映っていて、指定された点灯領域41〜45にはLEDが映っている。監視端末14の画像認識部54は、指定された5つの点灯領域41〜45を画像認識し、LEDが点灯しているか消灯しているかを識別する(図７中のステップS71)。

最初に、すべてのLEDが消灯した状態が１秒間継続しているかどうかを判断する(ステップS72)。すべて消灯が１秒間継続すると、その後に認証コードの取得を開始する。まずLEDが点灯するとこれを識別して、最初の5ビットを取得する(ステップS73)。いま、LED21は点灯、LED22は消灯、LED23は消灯、LED24は点灯、LED25は点灯とすると、10011を得る。そして１秒経過後に再度画像認識を行い、２番目の5ビットとして10101を得て(ステップS74)、３番目の5ビットとして01111を得て(ステップS75)、最後に４番目の5ビットとして00101を得る(ステップS76)。

４つの5ビット信号を得るとこれらをまとめて10011101010111100101といった20ビットの認証コードを生成する(ステップS77)。そして認証コードを取得できたかどうかを判断し(ステップS78)、認証コードを取得できない場合は、未認証である旨を示す表示を画像出力部53から出力しモニタの画面に表示する(ステップS79)。また認証コードを取得できた場合は、認証部56は、画像認識部54で取得した認証コードを公開鍵で復号して、元の現在時刻を得る(ステップS80)。

一方監視端末14の時刻取得部55は、電波時計を使って現在時刻(200408011030)を取得し(ステップS81)、復号した認証コードと照合する(ステップS82)。照合の結果両者の差が所定時間（例えば30秒）以下であれば、現在映っている画像は正当なセキュリティボックス11を現在撮像した画像であるということが認証されたこととなるので、認証OKを示す表示を画像出力部53から出力しモニタの画面に表示する(ステップS83)。

認証コードは得られたが照合の結果両者の差が所定時間（例えば30秒）より大きい場合は、何らかの偽造改ざんが行われている可能性が高いので、「認証ＮＧ」などの警告を示す表示を画像出力部53から出力しモニタの画面に表示する(ステップS84)。以上で認証の作業を終了し、ステップＳ72に戻って、前述の動作と同様に次の認証コードの取得のための動作を開始する。

このように本発明のネットワーク監視システムは、カメラで撮像した光学的な画像そのものを認証することができるので、カメラのレンズ前方に監視対象の被写体と同じ画像の写真などを置き被写体そのものをすげ替えたり、カメラの位置を変えて監視対象の被写体によく似た別の被写体を撮像したりといった偽造改ざんを検出することができるだけでなく、識別子が所定の位置から移動して置かれていてもこれを検出することができ、確実な認証を行うことができる。また認証のデータには監視している画像そのものを用いているので、特別な受信装置や電子透かしの埋め込みを行う必要がなく、従来のネットワークカメラをそのまま用いてセキュリティボックスと認証ソフトウェアを追加するだけでよいので、システムが簡単で容易に実施することができる。

なお、本実施の形態ではLEDを点灯させて識別するものとして説明したがこれにこだわることなく、LEDの色を変えたり、7セグメントLED、液晶パネルなどを用いて文字や２次元バーコードを表示させるなど、画像を通して識別できるものであれば同等の効果を奏することは言うまでもない。さらに赤外線発光素子を用いてこれを赤外線感度の高い監視カメラで撮像すれば、点灯していることが分からず秘匿性が高いシステムを構築することができる。また、本実施の形態では複数のLEDを用いて、複数ビットに対応させて点灯のパターンを形成しているが、１つのLEDを用いて、所定時間内で複数ビットに対応して時間軸方向でオン、オフのパターンを形成してもよい。さらに、複数のLEDを用いて時間軸方向にオン、オフさせたり、一定時間内の固定した点灯パターンに従うLEDと、時間軸に沿ってオン、オフするLEDを組み合わせることによるパターン形成も可能である。

また本セキュリティボックスは、取り付けねじを緩めるなどの取り外し行為を行うとこれを検出し、IDの入力など特別な処理を行わない限り点灯の動作を行わなくなるなど、容易に取り外して移動できないようにするとより好適である。また本実施の形態では電波時計を使って現在時刻を取得して暗号化して認証する例を示したがこれにこだわることなく、ネットワーク上のタイムサーバを用いて現在時刻を取得したり、更には現在時刻以外のデータを暗号化して認証してもよい。

本発明の監視システムの一実施の形態であるネットワーク監視システムのシステム構成図である。 図１中の表示装置としてのセキュリティボックスの外観図である。 図１中のセキュリティボックスの構成を示すブロック図である。 図１中のネットワーク監視システムにおける撮像画像の例である。 図１中の監視端末の構成を示すブロック図である。 図１中のセキュリティボックスの動作を示すフローチャートである。 図１中のネットワーク監視システムにおける認証のフローチャートである。 従来の監視システムのシステム構成図である。

符号の説明

11 セキュリティボックス（表示装置）
12 ネットワークカメラ
13 ネットワーク
14 監視端末
21、22、23、24、25 表示部（LED）
31、55 時刻取得部
32 認証コード生成部
33 出力部
41、42、43、44、45 点灯領域
51 ネットワークインターフェース
52 画像伸長部
53 画像出力部
54 画像認識部
56 認証部

Claims (4)

1. 発光素子を点灯又は消灯させることにより複数ビットからなる認証コードに対応する点灯パターンを生成する表示装置と、
   前記表示装置を監視対象と共に撮像し、撮像した画像を伝送する撮像装置と、
   前記撮像装置から伝送された前記画像を表示する監視端末とを備え、
   前記監視端末は更に、
   前記撮像装置から伝送された前記画像から前記発光素子の点灯を識別する画像認識手段と、
   前記画像認識手段が識別した前記発光素子の点灯に基づいて複数ビットからなるコードを生成するコード化手段と、
   前記コード化手段が生成した前記コードを認証する認証手段とを、
   備える監視システム。
2. 前記認証コードは、時刻情報に基づくものであり、
   前記認証手段は、時刻情報を基に前記コードを認証することを特徴とする請求項１に記載の監視システム。
3. 発光素子を点灯又は消灯により複数ビットからなる認証コードに対応する点灯パターンを生成する点灯ステップと、
   前記発光素子を監視対象と共に撮像し、撮像した画像を伝送する撮像ステップと、
   前記撮像ステップで撮像された前記画像から前記発光素子の点灯を識別する画像認識ステップと、
   前記画像認識ステップで識別した前記発光素子の点灯に基づいて複数ビットからなるコードを生成するコード化ステップと、
   前記コード化ステップで生成した前記コードを認証する認証ステップとを、
   有する監視システムにおける認証方法。
4. 前記認証コードは、時刻情報に基づくものであり、
   前記認証ステップは、時刻情報を基に前記コードを認証することを特徴とする請求項３に記載の監視システムにおける認証方法。

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