영상정보처리기기

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오늘은 영상정보처리기기들에 대해 총체적으로 정리해보려고 한다. 영상정보처리기기는 CCTV, IP카메라, DVR, NVR, 영상회의 시스템 등으로 구분할 수 있다. 또한 기기에 따라 네트워크 설치, IP 주소 할당, ACL/VPN, LAN 설계, 장비 선정, VLAN 및 라우팅 등의 내용이 함께 고려되어야 한다. CCTV·IP Camera·영상정보처리 시스템 이론과 실무 정리 현장 영상 ↓ [렌즈 / 이미지센서] ↓ [ADC / ISP] ↓ [영상 압축 H.264 / H.265] ↓ [Ethernet / PoE / IP Network] ↓ [NVR / VMS / Storage] ↓ [모니터링 / 분석 / 영상인식] CCTV는 단순히 카메라의 종류를 암기하는 문제가 아니다. 최근에는 CCTV가 IP 네트워크에 연결되면서 다음 기술들이 하나의 시스템으로 결합된다. IP Camera Ethernet PoE Switch TCP/IP 영상 압축 NVR 영상인식 네트워크 보안 따라서 CCTV를 공부할 때도 개별 용어보다는 전체 시스템의 데이터 흐름을 이해하는 것이 중요하다. 1. CCTV란? CCTV는 Closed Circuit Television 의 약자로, 특정한 목적과 제한된 사용자 에게 영상을 전달하는 폐쇄형 영상 시스템이다. 일반적인 CCTV 시스템은 크게 다음과 같이 구성된다. 카메라 → 전송망 → 저장장치 → 모니터링 장치 IP CCTV에서는 이를 조금 더 구체적으로 표현할 수 있다. IP Camera → PoE Switch → Ethernet/IP Network → NVR 또는 VMS → Monitoring PC 2. CCTV 시스템의 기본 구성 2.1 카메라 현장의 빛을 전기적 또는 디지털 영상 신호로 변환한다. 주요 구성요소는 다음과 같다. 구성 역할 Lens 빛을 이미지 센서에 집광 CMOS/CCD 광 신호를 전기 신호로 변환 ISP 노출, 색상, 노이즈 등을 영상 처리 Encoder H.264/H.265 등으로 영상 압축 CPU/Memory 카메라의 제어 및 영상 처리 Network Interface Ethernet을 통한 영상 전송 아날로그 CCTV와 IP Camera 아날로그 CCTV 카메라에서 발생한 영상 신호를 동축케이블 등을 이용해 DVR로 전달하는 방식이다. Camera │ Coaxial Cable ▼ DVR │ ▼ Monitor IP Camera 카메라 자체가 영상을 디지털화하고 압축하여 Ethernet/IP 네트워크로 전달한다. IP Camera │ Ethernet / PoE │ ▼ PoE Switch │ ├── NVR ├── VMS └── Monitoring PC 구분 아날로그 CCTV IP Camera 전송 영상 전용 신호 Ethernet/IP 케이블 동축 중심 UTP/Fiber 저장 DVR NVR/VMS 확장성 상대적으로 낮음 높음 원격접속 별도 장비 필요 네트워크 기반 전원 별도 전원 사용 가능 PoE 사용 가능 3. PoE와 IP Camera PoE(Power over Ethernet)는 Ethernet 케이블을 이용하여 데이터와 전원을 동시에 공급하는 기술이다. Data + Power PoE Switch ─────────────── IP Camera UTP Cable IP Camera 설치에서는 다음 3개를 동시에 확인해야 한다. PoE 규격 포트별 공급 가능 전력 스위치 전체 PoE Budget 카메라 1대 소비전력 = 12 W 카메라 수 = 8대 필요 전력 = 12 × 8 = 96 W 스위치가 8포트라고 해서 반드시 8대의 카메라에 충분한 전원을 공급할 수 있는 것은 아니다. 예를 들어 전체 PoE Budget이 65 W이면 필요 전력 96 W > 공급 가능 전력 65 W 이므로 정상 운용이 어렵다. PoE 공급 가능 전력이 CCTV의 소비전력보다 부족하거나, 스위치의 대역폭 부족 및 트래픽 과부하가 발생하면 영상이 불안정해질 수 있다. 4. 영상 압축 Codec IP Camera가 촬영한 원본 영상은 데이터 크기가 매우 크다. 따라서 네트워크로 전송하거나 저장하기 전에 압축 과정이 필요하다. 대표적인 영상 코덱이 H.264와 H.265이다. H.264 / AVC Advanced Video Coding. 현재도 CCTV, 스트리밍, 영상회의 등에서 널리 사용되는 영상 압축 규격이다. H.265 / HEVC High Efficiency Video Coding. H.264보다 높은 압축효율을 목표로 설계된 규격이다. 일반적으로 동일한 화질 조건에서 H.264보다 필요한 비트레이트를 낮출 수 있다. Codec ├─ H.264 ├─ H.265 └─ AAC / G.711 Signaling ├─ SIP └─ H.323 Video Streaming / Control ├─ RTSP └─ ONVIF Web Real-time Communication └─ WebRTC H.264와 WebRTC는 같은 종류의 기술이 아니다. H.264는 영상 압축 코덱, WebRTC는 웹 브라우저 기반 실시간 통신 기술 체계로 구분하는 것이 실무적으로 정확하다. 기술 의미 실제 예 Motion Detection 움직임 검출 침입 감지 Object Detection 객체 검출 사람·차량 탐지 Face Recognition 얼굴 인식 출입통제 LPR / ANPR 차량번호 인식 주차관제 Behavior Analysis 행동 분석 쓰러짐·배회 감지 Pattern Recognition 패턴 인식 이상상황 분류

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