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研究生: 張博超
研究生(外文): Bo-Chao Chang
論文名稱: 基於UPnP技術之數位家庭保全服務研究
論文名稱(外文): The study of Security Service in Digital Home based on UPnP Technology.
指導教授: 洪盟峰
指導教授(外文): Mong-Fong Horng
學位類別: 碩士
校院名稱: 樹德科技大學
系所名稱: 資訊工程學系
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 家庭保全通用型隨插即用技術影像處理動作預估完全搜尋演算法三步搜尋演算法
外文關鍵詞: Home SecurityUPnP(Universal Plug and Play)Image ProcessingMotion EstimationESATSSA
相關次數:
  • 被引用:1
  • 點閱:81
  • 評分:*****
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本論文目的是利用通用型隨插即用(UPnP, Universal Plug and Play)與影像處理技術開發可以支援數位家庭保全服務。在此一系統中,主要元件有家用伺服器與手持式裝置。透過UPnP軟體的設計與植入,家用伺服器可以監測來自固定式攝影機的影像,並偵測、識別、鎖定可疑的入侵物體。在將關鍵影像(key frame)存檔後,可以在使用者進入家用網路服務範圍時,主動識別、驗證使用者的身份,並推送(push)關鍵影像至使用者的手持式裝置或者預設傳送到遠端主機中。在入侵物偵測方面,同時實作兩種不同的影像比對方式(1)完全搜尋演算法(Exhaustive Search Algorithm, ESA)與(2)三步搜尋演算法(Three Step Search Algorithm, TSSA)。並透過實驗分析兩者的效能在辨識度與執行時間的差異。實驗結果顯示,在單純背景環境中,完全搜尋演算法的入侵偵測準確度可達100%,而三步搜尋演算法的準確度為90%;在時間效能上,完全搜尋演算法搜尋入侵物的平均時間為14.9秒,而三步搜尋演算法的平均時間為1.9秒。可以得知在完全搜尋入侵物時,準確度比三步搜尋高10%,相對所需執行時間比三步搜尋高出7.84倍的時間。此外,藉由UPnP技術的導入可以提供更加友善的操作介面,讓使用者可以感受到數位家庭的便利,並達成數位家庭保全服務之目的。
In this paper, a study of UPnP-based security service for digital home users is presented. The prototype platform supporting intrusion detection and automatic alerting services are developed on the combination of UPnP and image processing. In this system, the main components include cameras, monitor servers and handheld devices. Monitor servers through cameras capture the image sequence of the monitored area. Then the developed software modules offer the functionalities of detecting, identifying, tracking the suspicious invaders. Once the invader as been detected, the key frame of the invaders is analyzed, extracted and pushed to the handheld devices of specific users To effectively and efficiently identify the suspicious invaders, various techniques of  motion estimations are evaluated, including (1) Exhaustive Search Algorithm(ESA) and (2) Three Step Search Algorithm(TSSA). Afterward, a new hybrid-model search algorithm called as HMSA is proposed. HMSA benefits the reduction of the execution time of the ESA and enhancing the accuracy of the TSSA. Experimental results demonstrate that execution time of the HMSA is faster than ESA by 3.51 times, and accuracy of the HMSA is better than TSSA by 10%. Besides, the friendly user interface is also an important feature considered in this presented system. The alerting system based on UPnP technology provides an automation of home networking, service discovery, and content delivery. Through the presented system, users experience a convenient and secure digital living.
中文摘要  i
ABSTRACT  ii
誌謝  iii
目錄  iv
圖目錄  vii
表目錄  ix
第1章 緒論  1
1.1 前言  1
1.2 研究動機與目的  1
1.3 綱要簡介  4
第2章 相關文獻  5
2.1 通用型隨插即用(Universal Plug and Play, UPnP)簡介  5
2.1.1 UPnP基本架構  6
2.1.2 UPnP協定堆疊介紹  7
2.1.3 UPnP運作流程  10
2.2 影像偵測與動作預估  14
2.2.1 視訊編碼處理流程之概要  14
2.2.2 影像偵測與動作預估  15
2.2.2.1 二值化  16
2.2.2.2 動作預估(Motion Estimation, ME)  17
2.2.2.3 評估函式(Cost Function)  18
2.2.2.4 區塊比對演算法(Block Matching Algorithm, BMA)  20
2.2.2.4.1 完全搜尋演算法  20
2.2.2.4.2 三步搜尋演算法  21
第3章 系統設計與方法  24
3.1 應用UPnP技術之數位家庭保全服務情境  24
3.2 應用UPnP技術之數位家庭保全服務系統架構  24
3.3 應用UPnP技術之數位家庭保全服務系統運作流程  25
3.4 Client端設計  27
3.4.1 Client端架構  27
3.4.2 Client端運作流程圖  27
3.5 Server端設計  29
3.5.1 Server端架構  29
3.5.2 Server端之影像處理階段流程  31
3.5.3 Server端之區塊匹配演算法階段流程  33
3.5.4 Server端之發送簡訊通知階段流程  35
3.6 混合式搜尋演算法(Hybrid-Model Search Algorithm, HMSA)  37
3.6.1 混合式搜尋演算法示意圖  37
3.6.2 混合式搜尋演算法流程圖  39
3.7 入侵者偵測方式  41
3.7.1 單一入侵者偵測  41
3.7.2 多重入侵者偵測  41
3.7.2.1 多重入侵者偵測方式  41
3.7.2.2 多重入侵者偵測流程圖  44
3.8 超出影像解析度的邊界微調處理方式  45
第4章 測試結果與效能分析  51
4.1 實驗環境參數  51
4.2 Client端  51
4.2.1 Client端的軟硬體環境  52
4.2.2 Client端的測試結果畫面  52
4.3 Server端  54
4.3.1 影像處理實驗環境  54
4.3.2 Server端架設UPnP共享平台的測試結果  55
4.3.3 Server端發送簡訊通知測試結果  57
4.3.4 影像處理部份  58
4.3.4.1 單純背景影像  58
4.3.4.1.1 單一入侵者的樣本影像  58
4.3.4.1.2 單一入侵者偵得影像結果  59
4.3.4.1.3 多重入侵者的樣本影像  62
4.3.4.1.4 多重入侵者偵得影像結果  63
4.3.4.2 複雜背景影像  65
4.3.4.2.1 複雜背景之單一入侵者的樣本影像  65
4.3.4.2.2 複雜背景之單一入侵者影像結果  66
4.3.4.2.3 多重入侵者的樣本影像  69
4.3.4.2.4 多重入侵者偵得影像結果  70
4.4 入侵者偵測效能分析討論  72
4.4.1 執行時間比較,以C語言與Matlab為例  72
4.4.2 混合式搜尋演算法效能分析  75
4.4.3 Webcam與入侵者的距離與速率關係之效能分析  79
4.4.4 搜尋演算法的執行時間與準確度分析  81
第5章 結論與未來研究方向  83
5.1 結論  83
5.2 未來研究方向  84
參考文獻  85
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