비디오 위협 탐지(VTD)는 비디오 모션 탐지(VMD) 이후 차세대 분석기로 하나의 가능성에서 실제 현실이 되면서 지난 몇 년 간 발전을 거듭했다. 이러한 시스템에 의해 가능해진 인력과 인프라의 절감 효과는 실로 엄청나다. VTD 시스템 아키텍처에서의 최근 혁신을 통해 커다란 비용절감 효과가 발생한다. 특히, 중대형 규모의 실외 원거리 사이트들에서는 비용절감 효과가 분명하게 드러난다.
현재까지 대규모 실외 설비 보호를 가능케 했던 비디오 감시 시스템은 그러나 극히 비싼 비용을 요구했다. 원거리 지역들에는 전력 공급소, 물관리 설비 및 다른 공공시설들, 실외 저장소들, 주차장, 창고들이 포함된다. 이 모든 것들은 공공기물 파손, 도난, 설비 및 기계 등의 파괴에 노출되어 있었고 실질적으로 실시간 탐지에서 비용효과적인 수단이 되지 못했다.
이러한 지역들에 대한 표준형 비디오 감시 시스템은 비효과적이고 고가였다. 비디오 서버에서 원거리 카메라, 그리고 CCC(중앙통제실)까지 비디오 화면들을 전송하는 데 필요한 높은 대역폭과 동축케이블을 운영하는 인프라 비용은 엄청나다. 그러나 그 비용 외에도 비디오 모니터에서 위협을 탐지하기 위해 사용하는 인건비 또한 엄청나고 비효율적이다. 시큐리티 오즈 매거진에 게재된 2002년 연구에 의하면 보안요원들은 모니터링 12분 만에 스크린 화면 속 움직임의 45%를 놓쳤고 22분만에는 95%를 놓쳤다.
VTD 기술
비디오 위협 탐지(VTD) 시스템은 인력의 비효율성 문제를 해결한다. VTD 시스템은 영상 흐름을 분석하고 보안 사건의 흔적이 나타났을 때 경보를 전송하기 위해 인공적인 시각 알고리즘을 사용한다. 이러한 시스템들은 나뭇가지가 바람에 흔들리는 것, 시야에 배회하는 작은 동물들이 들어오는 것, 그리고 다른 경보 사건들을 식별하고 수상한 침입자가 들어왔을 때에만 경보음을 발생시키는 방법을 알고 있다.
VTD 기술은 시장에 출시된 지 6~7년 지났기 때문에 새롭거나 검증을 거치지 않은 기술이라고 할 수 없다. 이 기술은 현재 시장에서 인기를 얻고 있다. 전 세계 CCTV 시장 분석(2008~2012) 회사인 Electronics.ca에 의하면 CCTV 애플리케이션(응용 프로그램)은 연간 약 23% 성장하고 있다. 그리고 지능형 비디오 감시는 비디오 감시 소프트웨어 시장을 주도하는 새로운 추세로 등장하고 있다고 진단했다. 결국 VTD는 위협 경고를 위한 비디오 분석 분야에 있어 ‘보석’이라 할 수 있다는 것이다.
“기존의 경보 시스템에서 실제적인 한계점은 오경보의 문제”라고 미국 뉴멕시코주 Albuquerque 응급대응팀의 보안 계약업체 대표인 David Meurer 씨는 말한다. 또한, 그는 “VTD 기술과 더불어 수많은 감시 장소를 추가하는 것은 가능하다. 왜냐하면 우리의 시스템 운영자들은 날씨, 빛, 기타 환경적 요인들 때문에 오경보를 전달받는 경우가 거의 없기 때문이다”라고 덧붙였다.
비용 절감적인 솔루션
기술이 새로운 것은 아니지만, 새로운 아키텍처는 VTD가 실외 및 원거리 보안 애플리케이션에 있어 비용절감 효과를 제공할 수 있도록 한다. 오늘날까지 VTD의 시각적 분석은 비디오 처리 단말기(VPU), 분석 알고리즘을 운영하는 강력한 컴퓨터에 의해 실행되었다. 감시 카메라는 분석을 위한 완전한 비디오 시그널을 전송하기 위해서 동축케이블에 의해 VPU로 연결되어야 했다.
일례로 Emza WiseEye 센서는 단말기에 내장된 VPU(Video
Processing Unit)를 가지고 있다. 영상보안 산업에서 새로운 이 접근법은 VTD를 비용효과적인 장치로 만들면서 큰 진보를 이루었고 특히 실외 애플리케이션에는 유연성을 갖춘 솔루션이 되도록 한다.
도로에 대한 일련의 VTD 프레임 가운데 움직이는 목표물은 녹색 사각형으로 표시된다. 정지한 목표물은 빨간색 사각형으로 표시된다. 거리 외부의 움직임은 무시된다.
VTD는 무엇을 할 수 있는가?
본질적으로 VTD는 동물 눈의 뛰어난 기능 일부를 모방한다. “작은 새 같은 아무리 작은 동물이라 해도 우리의 가장 빠른 컴퓨터, 가장 정교한 알고리즘을 능가하는 식으로 복잡한 시각적 환경을 분석할 수 있다”라고 Emza 사의 수석 과학자인 Zeev Smilansky 씨는 설명한다. “우리는 자연의 완벽한 기능에 접근하려고 애쓰고 있다. VTD 알고리즘은 엄청나게 복잡한 업무를 수행한다”고 그는 말한다.
시각적 분석의 역사
VTD는 본질적으로 시각적 분석의 3세대이다. 1세대에서는 카메라가 비디오 화면(일반적으로 아날로그 방식)을 중앙통제실에 있는 모니터로 전송했다. 그러면 보안운영자들이 침입을 관찰하는 방식이었다. 엄청나게 비효율적이었다.
제2세대 VMD
제2세대는 비디오 모션 탐지(VMD)였다. VMD 시스템은 시야에 들어오는 일부 무의미한 소리들을 걸러내는 법을 알고 있었다. 예를 들면 바람에 흔들리는 나뭇가지 소리들, 지나가는 구름, 빛의 변화와 카메라 진동, 카메라 변경에 경보를 발생하지는 않았다. VMD 시스템은 또한 시스템 운영자로 하여금 모션(움직임)이 무시되어도 좋은 지역을 판별할 수 있게 했다. 이러한 무의미한 동작들 중 하나가 아닌 상황이 발생했을 때 VMD 모니터는 경보음을 울린다. 그러면 보안요원이 침입 체크를 하는 방식이다.
일반적인 2세대 VMD 시스템은 경계 값에서 작동한다. 경계 값 이하의 모션(움직임)은 단순한 소음으로 간주되어 보고되지 않는다. 경계 값 이상은 경보음이 울린다. 경계 값을 올림으로써 시스템 운영자는 오 경보의 수를 줄인다. 그러나 그만큼 시스템이 실제 침입자를 놓칠 가능성이 높아진다. 실제 경보를 놓칠 것이라는 두려움은 높은 오 경보 비율을 의미하고, 그래서 이 시스템은 항상 유용하지는 않았고 보안요원이 거의 항상 모니터에 온 신경을 쓰고 있어야 했다.
최신의 VTD
VTD시스템은 이 필터링 기능을 훨씬 더 발전시켰다. VTD시스템은 동작을 식별하고 그 동작이 실제 위협인지 여부를 판단한다. 침입자가 움직이는 방향, 크기를 판단하고, 어디에서 정지하는지, 혹은 그저 지나가는지도 판단한다. 다른 동작들에 주의를 기울이면서도 시계 내에서 모션의 일부 유형들을 무시할 수도 있다. 이보다 더 좋은 기능은 이 시스템은 실제로 보고 있는 것이 무엇이든 그것을 분석하고 소위 ‘올가미’라고 하는 기능으로 정지한 대상만을 포착하는 것과 같은 특별한 기능들을 수행한다.
VTD 시스템의 장점
VTD 시스템은 오 경보를 거의 제로 수준으로 줄이면서 오 경보와 정확한 경보의 비율을 높인다. 일부의 경우들에서 오 경보는 멀티 센서 당 일주일에 1개의 경보 정도로 감소된다. 이로 인해 보안요원의 모니터에 대한 의존도는 엄청나게 감소한다. 왜냐하면 사람들은 경보에만 주의를 기울이면 되기 때문이다. 이 시스템은 99% 모니터링이 가능하고, 한 사람의 보안요원이 수백 개의 목표 지역을 모니터링 할 수 있다. 이 경우 VMD나 표준형 비디오 모니터링 시스템이었다면 수십 명의 보안요원이 필요했을 것이다.
적절한 접근법
물론 다른 애플리케이션에는 다른 기능들이 적용된다. 방치된 실내 시설에는 실질적으로 무의미한 움직임 대상이나 빛의 변화는 전혀 없으므로 이러한 사건들에 대한 필터링 기능은 덜 중요한 셈이다. 대규모 실외 저장시설에 적합하게 훈련된 카메라는 군중의 밀도 측정법을 알 필요가 없다.
“모든 애플리케이션에 모든 제품이 적합한 것은 아니다”라고 Emza 사의 CEO인 Eitan Ramati 씨는 말한다. “예를 들자면 우리 제품은 중대형 규모의 실외 보안 애플리케이션을 전문으로 한다. 원거리 설치이거나 인프라가 거의 없는 경우에도 우리 제품은 실외 보안용으로 사용 가능할 것이다. 그러나 가장 비용효과적인 접근법은 아닐 것이다.”
VTD 아키텍처
최근 몇 년 사이에 진정한 발전이 이루어진 분야는 아키텍처 분야이다. 다른 VTD 기능이 다른 애플리케이션에 적합한 것처럼 다른 아키텍처들이 한 지역의 특정한 보안 요구에 적합하게 사용될 수 있다. 아키텍처 선택은 다음과 같다.
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중앙화 - 모든 비디오 화면들은 중앙의 비디오 처리 단말기(VPU)로 전송된다. 여기에서 비디오 이미지 화면들의 분석이 진행되고, 경보음이 발생한다.
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분산 - 비디오 화면들은 지역의 VPU로 전송된다. 여기에서는 제한적인 카메라 수를 지원한다(일반적으로 8~16대). 지역의 VPU는 화면을 분석한다. 그리고 경보 상황이 발생하면 비디오 화면을 CCC(중앙통제실)로 전송한다.
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부분화 - 비디오 화면의 분석은 카메라 혹은 시각 센서 내에서 수행된다. 센서는 경보 상황만을 전송한다.
다른 아키텍처들은 다른 기능들을 지원한다. 예를 들면, 국부적인 아키텍처는 카메라 간 추적을 실행할 수 없고 각 카메라는 독립적이어서 카메라들 간의 모션 추적은 불가능하다. 또 다른 고려사항은 비디오 저장이다. 예를 들어 보안목적으로 혹은 고 보안 설비를 위해 한 장소가 완전한 비디오 저장을 필요로 한다면 국부적인 아키텍처 그리고 심지어는 분산적인 아키텍처도 소용이 없을 것이다. 저장되는 모든 비디오 화면들이 중앙저장소에 전송될 필요가 있을 것이다.
비용 문제
물론 핵심적인 문제는 비용이다. 일반적으로, 국부적인 솔루션은 오늘날 사용할 수 있는 가장 비용효과적인 솔루션을 약속한다. 이것은 완전한 비디오 시스템에 있어 전송 부문이 비용이 많이 드는 사업이기 때문이다. 그러한 것은 고가의 통신 대역폭을 요하며 높은 전력을 요구한다. JPEG 혹은 MPEG 방식에서 경보만을 전송하는 시각 센서는 낮은 통신 능력, 전력을 요구한다. 태양 에너지로 운영할 수도 있고 유무선의 낮은 대역폭으로 경보를 전송할 수도 있다.
지능형 분석기의 최대한 활용
매우 정교한 감시 기능을 필요로 하지 않는 애플리케이션에 있어서 비디오 처리 단말기를 카메라와 동일한 형식(패키지) 속에 넣는 것이 가능하다. 이는 연관된 비용 없이 PC 중심 VPU의 모든 장점들을 제공한다.
“우리는 우리 제품을 카메라라고 부르지 않는다. 우리는 그것을 시각 센서라고 부르는 것이다”라고 Emza 사의 CEO Ramati 씨는 설명한다. 이어 그는 “우리는 비디오 화면을 전송하는 것이 아니라 경보만을 전송한다. 태양 에너지와 WiFi 통신과 함께 Emza 사에서 생산된 제품과 같은 센서들은 거의 인프라 없이도 어디에서나 설치 가능하다. 설치에는 단지 몇 분만 걸리고 이 시스템은 완벽하게 운영된다”고 설명했다. 이 시스템은 별도의 부품 구성이 거의 필요 없으며 휴대전화를 사용할 수 있는 누구나 설치 가능하다. 기타 특정한 VTD 기능들에 관한 모든 운영방법은 노트북에서 볼 수 있는 소프트웨어 애플리케이션(응용 프로그램)을 통해 간단하게 배울 수 있다.
<글 : Joel Epstein, a technical journalist, enterprise software and security systems>
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