监控系统及其运作方法

监控系统及其运作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监控系统及其运作方法，特别涉及一种通过声音介质传递数字签名以进行装置间认证或配对的监控系统及其运作方法。
【背景技术】
[0002]随着信息科技发展，监控装置已成为现代商业、家用不可或缺的基本配备之一。监控装置能在捕捉外界影像及音频等数据后，将数据转换成数字讯号(digital signal)再通过网络传送至远程用户手中，以便使用者实时掌握情资；监控装置目前亦普遍使用在视讯通讯、简报、商业会议等用途上。
[0003]传统监控装置如网络摄影机、监视器等，通常利用USB端子、并列埠(parallelport)或复合端子(composite video connector)等电讯缆线连接至显示设备,并藉此传送监控装置所撷取的影像及音频等数据；因此，监控装置的布局及拍摄范围皆受到此类电讯缆线局限，仅能妥协于电讯缆线的长度将监控装置安装在计算机、显示设备周围。近年来通讯网络蓬勃发展，3G、LTE、W1-F1、蓝牙等无线通信技术已普遍落实于现代生活中，也带动监控装置朝无线方向发展；通过无线通信网络，监控装置得以摆脱电讯缆线的限制安装在任意位置，同时解决了传统电讯缆线配置杂乱、建置维护成本高昂等问题。
[0004]然而，监控装置无线化亦带来新的课题亟待克服。传统监控装置通过电讯缆线直接连接至显示设备，故监控装置能无歧异地传送影像、音频数据至特定显示设备；当监控装置无线化后，因监控装置与显示设备通过无线通信网络间接连接彼此，双方并无实体接触，在缺乏后续配对及认证步骤的情况下，监控装置将无从得知将所撷取的影像、音频传送至何位置；再者，若显示设备未经历配对及认证步骤即可取得监控装置所撷取的数据，恐将肇生隐私权疑虑。特别是当代社会中，一特定空间内往往同时具有多部监控装置或多部显示设备，这更加凸显上述装置间配对及认证的重要性。
[0005]此外，在通讯网络蓬勃发展下，现代社会日渐重视网络安全。尽管监控装置常能在一空间内同时搜寻到多个无线通信网络存取点(access point)，但无线通信网络存取点却选择隐藏其服务设定标识符(SSID)，或必须通过账号密码方能登入。在上述情况下，无线化的监控装置因缺乏用户操作接口，无法输入必要的信息来联机至无线通信网络存取点，使得监控装置失去其功能。因此，监控装置无线化后亦带来许多新的问题亟待解决。

【发明内容】

[0006]相较于传统监控装置，监控装置在无线化后带来许多以前未曾面临过的难题，例如:监控装置与显示设备间如何进行配对或认证；监控装置如何无歧异地传送所撷取到的影像、音频至特定显示设备；或是监控装置如何正确联机至通讯网络。因此，本发明的目的在于提供一种监控系统及其运作方法，其可通过声音介质传递一数字签名以解决上述困境。
[0007]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种监控系统包括一发送装置及一监控装置；发送装置包括用以将一数字签名转换为一音频讯号的一第一处理模块，以及用以发送音频讯号的一声音发送模块，其中声音发送模块与第一处理模块相连接；监控装置包括用以接收音频讯号的一声音接收模块，以及用以将音频讯号转换回数字签名的一第二处理模块，其中声音接收模块与第二处理模块相连接。进一步地，数字签名包括一四位元组串，而音频讯号包括一音频串；四位元组串中各个四位元组与音频串中各个频率音频的对应关系事先储存于发送装置及监控装置内。
[0009]上述监控系统中所提及的发送装置可以是计算机、智能型电视、手机、或平板计算机；声音发送模块可以为喇机、耳机或扩音器；声音接收模块可以为麦克风、声表滤波器、表面声波共振器或声波传感器；网络模块可以为有线网络模块、无线通信模块、无线网络模块、蓝牙模块、红外线模块、或近场通讯模块；通讯网络则为相对应的有线网络、无线通信网络、无线网络、蓝芽网络、红外线网络或近场通讯网络。而所提及的数字签名中，除用于发送装置及监控装置间配对或认证所需的数据外，可进一步包括用户信息、MAC地址或密码等数据，使得监控装置得以获得网络联机所需信息来联机至通讯网络。
[0010]监控系统运作方法之步骤包括:一发送装置中的一第一处理模块将一数字签名转换成一四位元组串，并将四位元组串中的每个四位元组转换成相对应频率的音频，形成由一音频串组成的一音频讯号，并通过一声音发送模块将音频讯号传送至一监控装置；监控装置的一声音接收模块接收到音频讯号，并将音频讯号传送至一第二处理模块；第二处理模块将音频讯号转换回数字签名；以及，第二处理模块利用数字签名进行发送装置与监控装置间的配对或认证。
[0011]详细的监控系统运作方法可分为发送装置端运作方法及监控装置端运作方法两部分。发送装置端运作方法包括:发送装置汇入一数字签名；一第一处理模块将数字签名结合一信道编码(channel coding),形成一数字讯号(digital signal);第一处理模块将数字讯号分解成一四位元组串，并将四位元组串中的每个四位元组转换成其相对应的十六种频率之一的音频，形成由一音频串组成的一音频讯号；第一处理模块在音频讯号中插入一特征值(pattern),其中特征值为一段既定节奏、频率组合的音频；第一处理模块将音频讯号进行波形转换；第一处理模块将经波形转换后的音频讯号送至一声音发送模块；以及，声音发送模块通过一声音介质传送经波形转换后的音频讯号。
[0012]监控装置端运作方法包括:一声音接收模块接收一音频讯号；声音接收模块将音频讯号送至一第二处理模块；第二处理模块去除夹杂在音频讯号中的噪声；第二处理模块对音频讯号进行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform);第二处理模块将音频讯号转换为一数字讯号；第二处理模块利用一特征值辨别数字讯号中含有一数字签名的一读框范围(frame);第二处理模块尝试前后位移读框范围，以减少传输过程中读框偏移的问题；第二处理模块利用一信道编码自读框范围中解读出数字签名；以及第二处理模块利用数字签名进行发送装置与监控装置间的配对及认证。
[0013]当发送装置与监控装置完成装置间的配对或认证后，监控系统运作方法之步骤可进一步包括:监控装置通过一网络模块连接至一通讯网络，其中网络模块与第二处理模块相连接；以及监控装置通过通讯网络传送第二处理模块产生的一讯息。
[0014]鉴于监控装置因缺乏用户操作接口，无法输入网络联机所需信息来联机至通讯网络，上述所提及的数字签名中，除用于发送装置及监控装置间配对或认证所需的数据外，可进一步包括用户信息、MAC地址或密码等数据，使监控装置得以获得网络联机所需信息来联机至通讯网络。
[0015]综合上述
【发明内容】
，可知本发明能解决监控装置无线化后带来的难题。具体而言，本发明涉及一种监控系统及其运作方法，其通过声音介质传递数字签名以解决装置间配对的问题，并可进一步通过数字签名中挟带的用户信息、MAC地址或密码等信息使监控装置联机至通讯网络，让监控装置得以传送其所撷取到的影像、音频等信息。【附图说明】
[0016]图1为本发明一实施例的监控系统示意图。
[0017]图2为本发明一实施例的监控系统架构示意图。
[0018]图3为本发明一实施例的监控系统运作方法流程图。
[0019]图4为本发明一实施例的发送装置端运作方法流程图。
[0020]图5为本发明一实施例的监控装置端运作方法流程图。
[0021]【符号说明】
[0022]10 监控系统 20发送装置 21第一处理模块 22声音发送模块
[0023]30 监控装置 31第二处理模块32声音接收模块 33网络模块
[0024]34 摄影模块 40声音介质 50通讯网络
【具体实施方式】
[0025]图1为本发明一实施例的监控系统示意图。监控系统10包括一发送装置20及一监控装置30，发送装置20可通过一声音介质40与监控装置30进行装置间验证或配对；而发送装置20可进一步通过声音介质40，使监控装置30获得网络联机所需信息来联机至一通讯网络50。
[0026]图2为本发明一实施例的监控系统架构示意图。监控系统10包括一发送装置20及一监控装置30 ;发送装置20包括用以将一数字签名转换为一音频讯号的一第一处理模块21,以及通过一声音介质40发送音频讯号的一声音发送模块22,其中声音发送模块22与第一处理模块21相连接，而数字签名用于发送装置20及监控装置30间的配对及认证；监控装置30包括用以接收音频讯号的一声音接收模块32，以及用以将音频讯号转换回数字签名的一第二处理模块31，其中声音接收模块32与第二处理模块31相连接。
[0027]上述图2实施例中所述的数字签名包括一四位元组串，而音频讯号包括一音频串；其中四位元组串中各个四位元组与音频串中各个频率音频的对应关系事先储存于发送装置及监控装置内。发送装置20可以是计算机、智能型电视、手机、或平板计算机；声音发送模块22可以为喇口八、耳机或扩音器；声音接收模块32可以为麦克风、声表滤波器、表面声波共振器、或声波传感器；数字签名中除挟带用以发送装置及监控装置间配对或认证所需的信息外，可进一步包括用户信息、MAC地址或是密码等数据。
[0028]上述图2实施例中的第一处理模块21除可将数字签名转换为音频讯号外，第一处理模块更可进一步在转换过程中，用以将数字签名结合一信道编码(channel coding)，其中信道编码可为里德-所罗门码(Reed-Solomon codes);或是用以在音频讯号中插入一特征值(pattern)，其中特征值是一段既定节奏、频率组合的音频，且特征值可为前缀特征值(prefix pattern)或后缀特征值(postfix pattern);或是用以对音频讯号进行波形转换及波幅转换。相对应于第一处理模块21，上述图2中的第二处理模块31除可将音频讯号转换为数字签名外，第二处理模块更可进一步在转换过程中，用以去除夹杂在音频讯号中的噪声；或是用以对音频讯号进行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform);或是利用一特征值辨别数字讯号中含有一数字签名的一读框范围(frame);或是尝试前后位移读框范围，以减少传输过程中读框偏移的问题；或是利用一信道编码自读框范围中解读出数字签名；或是利用数字签名进行发送装置20与监控装置30间的配对或认证。
[0029]上述图2实施例中的监控装置30可进一步包括用以将监控装置30连接至一通讯网络50的一网络模块33，其中网络模块33与第二处理模块31相连接；以及一用以撷取的外界影像的一摄影模块34，其中摄影模块34与第二处理模块31相连接。其中网络模块33可以为有线网络模块、无线通信模块、无线网络模块、蓝牙模块、红外线模块、或近场通讯模块；通讯网络50则可以为相对应的有线网络、无线通信网络、无线网络、蓝牙网络、红外线网络、或近场通讯网络(NFC)。
[0030]图3为本发明一实施例的监控系统运作方法流程图。监控系统运作方法流程包括:一发送装置20内的一第一处理模块21将一数字签名转换为一音频讯号，并通过一声音发送模块22传送至一监控装置30 ;监控装置30的一声音接收模块32接收到音频讯号，并将音频讯号传送至一第二处理模块31 ;第二处理模块31将音频讯号转换回数字签名；以及，第二处理模块31利用数字签名进行发送装置20与监控装置30间的配对或认证。
[0031]图4为本发明一实施例的发送装置端运作方法流程图。发送装置端运作方法步骤包括:一发送装置20将一数字签名汇入一第一处理模块21 ;第一处理模块21将数字签名结合信道编码，形成一数字讯号；第一处理模块21将数字讯号转换成一四位元组串，并将四位元组串中每个四位元组转换成相对应频率的音频，形成由一音频串组成的一音频讯号；第一处理模块21在音频讯号中插入一特征值；第一处理模块21对音频讯号进行波形转换；第一处理模块21将经波形转换后的音频讯号送至一声音发送模块22 ;以及,声音发送模块22以一声音介质40传递经波形转换后的音频讯号。
[0032]在图4的发送装置端运作方法流程图的另一实施例中，使用者可在手机上输入或加载欲传送的数字签名，其中数字签名包括装置配对用数据、用户信息、网络存取点(access point)的MAC地址或密码，并利用手机中的处理器将数字签名结合里德-所罗门码后储存成为一笔数字讯号；其后，处理器将数字讯号分割成一串四位元组(4-bit)的形式，并将每个四位元组依内容转换成相对应十六种频率之一的音频，形成由一串音频组成的一音频讯号，其中四位元组与音频频率的对应关系事先储存于手机内；再来，处理器将代表特征值的一段既定节奏、频率组合的音频插入音频讯号以标示音频讯号的起始点及终止点；处理器接着针对音频讯号中不同频率的音频进行波形转换及波幅转换，并将转换后的音频讯号通过手机的扩音器传送出去。
[0033]图5为本发明一实施例的监控装置端运作方法流程图。监控装置端运作方法流程包括:一监控装置30的一声音接收模块32接收到一发送装置20所传递的一音频讯号；声音接收模块32将音频讯号送至一第二处理模块31进行音频分析；第二处理模块31去除音频讯号在传递过程中掺入的背景噪声；第二处理模块31对音频讯号进行快速傅立叶变换；第二处理模块31将音频讯号中的一音频串转换成相对应的一四位元组串，形成由四位元组串组成的一数字讯号；第二处理模块31利用一特征值辨别由四位元组串组成的数字讯号中，可能含有一数字签名的一读框范围；第二处理模块31尝试前后位移读框范围，以减少传输过程中读框偏移的问题；第二处理模块31利用一信道编码将数字签名自读框范围中解读出来；第二处理模块31利用数字签名进行发送装置20及监控装置30的配对或认证；第二处理模块31利用一网络模块33连接至一通讯网络50 ;监控装置30通过通讯网络50传送一摄影模块34所撷取的外界影像及音频。
[0034]在图5的监控装置端运作方法流程图的另一实施例中，当网络摄影机的麦克风接收到手机所传送的音频讯号后，会将音 频讯号送至网络摄影机的微处理芯片进行音频分析。在音频分析阶段，微处理芯片先使用降噪技术将环境中的背景噪声及回音去除，其中降噪技术采用开源降噪技术数据库，为技术所属领域者所熟知，故不再此详述；其后，微处理芯片中的均衡器针对音频讯号中不同频率的音频进行增强或缩小；再来，微处理芯片对音频讯号进行快速傅立叶变换，再将音频讯号中各频率的音频转换回相对应的四位元组，形成由一四位元组串组成的一数字讯号；其中，为缩小音频转换回四位元组串时的误判率，各个音频会被进一步拆成N小段来进行多次分析以重复验证，其中N大于I ;微处理芯片接着利用所侦测得特征值，辨别由四位元组串所组成的数字讯号中含有数字签名的读框范围；为避免在传输过程中产生的读框偏移问题，微处理芯片会尝试对读框范围进行前后位移以取得不同读框范围；最后，微处理芯片在里德-所罗门码协助下自读框范围中取得数字签名。
[0035]续上段实施例的监控装置端运作方法，当微处理芯片取得数字签名后，微处理芯片可利用数字签名中的用户信息来验证手机的身分，以完成手机与网络摄影机的配对；接着，网络摄影机便能通过无线网络模块连接至W1-Fi网络，并传送镜头所拍摄到的影像至手机屏幕上。若网络摄影机所欲连接的一 W1-Fi网络存取点设定为隐藏或需要账号密码方能使用，网络摄影机则可进一步利用挟带在数字签名中的AP MAC地址、AP账号或AP密码登入W1-Fi网络存取点。若欲将网络摄影机所拍摄的影像传送至一智能型电视上观看时，亦可利用挟带在数字签名中的智能型电视MAC地址来指示网络摄影机传送影像的目标网络地址。
[0036]在图5的监控装置端运作方法流程图的又一实施例中，网络摄影机用以验证手机所传送的数字签名中用户信息的数据库存放在远程服务器中，而非监控装置内；在此实施例下，微处理芯片从音频讯号中取出数字签名后，可先通过无线网络模块连接至W1-Fi网络，并利用W1-Fi网络与远程服务器的数据库联机以进行数字签名及用户信息的比对，进而完成手机与网络摄影机的认证及配对。
[0037]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种监控系统，其特征在于包括: 一发送装置，其包括: 一第一处理模块，用以将一数字签名转换为一音频讯号，其中数字签名用于发送装置及监控装置间的配对或认证；以及 一声音发送模块，与第一处理模块相连接，用以发送音频讯号； 一监控装置，其包括: 一声音接收模块，用以接收音频讯号；以及 一第二处理模块，与声音接收模块相连接，用以将音频讯号解读回数字签名； 其中数字签名包括一四位元组串，而音频讯号包括一音频串；四位元组串中各个四位元组与音频串中各个频率音频的对应关系事先储存于发送装置及监控装置内。2.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于发送装置为计算机、智能型电视、手机或平板计算机。3.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于声音发送模块为喇叭、扩音器、或耳机。4.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于声音接收模块为麦克风、声表滤波器、表面声波共振器或声波传感器。5.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于数字签名包括用户信息、MAC地址或密码。6.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于数字签名包括一信道编码。7.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于音频讯号包括一特征值。8.如权利要求7所述的监控系统，其特征在于特征值为一段既定节奏、频率组合的音频。9.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于第二处理模块包括一均衡器。10.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于监控装置包括一网络模块，网络模块与第二处理模块相连接，用以将监控装置连接至一通讯网络。11.如权利要求10所述的监控系统，其特征在于网络模块为有线网络模块、无线通信模块、无线网络模块、蓝牙模块、红外线模块、或近场通讯模块。12.如权利要求10所述的监控系统，其特征在于通讯网络可以为有线网络、无线通信网络、无线网络、蓝芽网络、红外线网络、或近场通讯网络。13.一种监控系统运作方法，其特征在于包括如下步骤: A.—发送装置中的一第一处理模块将一数字签名转换成一四位元组串，并将四位元组串中每个四位元组转换成相对应频率的音频，形成由一音频串组成的一音频讯号，并通过一声音发送模块将音频讯号传送至一监控装置，其中第一处理模块与声音发送模块相连接； B.监控装置的一声音接收模块接收到音频讯号，并将音频讯号传送至一第二处理模块，其中声音接收模块与第二处理模块相连接； C.第二处理模块将音频讯号解读回数字签名； D.第二处理模块利用数字签名进行发送装置与监控装置间的配对及认证。14.如权利要求13所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤A先将数字签名加入用户信息、MAC地址或是密码后，再转换成四位元组串。15.如权利要求13所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤A先将数字签名加入一信道编码后，再转换成四位元组串。16.如权利要求13所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤A先将音频讯号插入一特征值后，再通过声音发送模块传送至监控装置。17.如权利要求13所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤A先将音频讯号进行波形转换或波幅转换后，再通过声音发送模块传送至监控装置。18.如权利要求13所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤C先使用第二处理模块中的一均衡器对音频讯号进行放大或缩小，再将音频讯号解读回数字签名。19.如权利要求16所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤C中第二处理模块先利用特征值辨别音频讯号在解读时的读框范围后，再将音频讯号解读回数字签名。20.如权利要求19所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤C中第二处理模块先位移音频讯号在解读时的读框范围后，再将音频讯号解读回数字签名。21.如权利要求15所述的监控系统运作方法，其特征在于步骤C中第二处理模块利用信道编码协助将音频讯号解读回数字签名。22.如权利要求13所述的监控系统运作方法，还包括下列步骤: E.监控装置通过一网络模块连接至一通讯网络，其中网络模块与处理模块相连接； F.监控装置通过通讯网络传送处理模块产生的一讯息。
【专利摘要】本发明公开了一种监控系统及其运作方法，可通过声音介质传递数字签名，并利用数字签名进行发送装置及监控装置的配对或认证。监控系统包括一发送装置，用以将一数字签名转换为一音频讯号，并将音频讯号发送出去；以及一监控装置，用以接收音频讯号，并将音频讯号转换回数字签名以进行装置间配对或认证。
【IPC分类】H04L9/32, H04N7/18
【公开号】CN104883535
【申请号】CN201410134398
【发明人】张泽铭, 黃炫辅, 涂正翰
【申请人】云守护安控股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年4月3日
【公告号】US20150244912