University of Oulu

Selective privacy protection for video surveillance

Saved in:
Author: Matusek, Florian
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 7.5 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526204154
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2014
Publish Date: 2014-04-27
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in OP-sali (Auditorium L10), Linnanmaa, on 7 May 2014, at 12 noon
Tutor: Docent Raija Halonen
Doctor Reda Reda
Reviewer: Professor Thomas P. Keenan
Professor Jari Veijalainen
Opponent: Professor Jari Porras
Description:

Abstract

An unparalleled surge in video surveillance has occurred in recent years, due to some tragic events such as terror attacks, bank robberies and the activities of organized crime. Video surveillance technology has advanced significantly, which has even enabled the automatic tracking of individuals. However, in the opinion of the public the increase in security has brought about a decrease in personal privacy. Through video surveillance citizens could be monitored more easily than ever before, thus considerably intruding into their personal privacy. It was assumed that security and privacy in video surveillance was a zero-sum game in which citizens were forced to choose one over the other.

This study was based on the belief that this notion is false. It was assumed that it can be possible to keep personal privacy while guaranteeing the utmost security. A solution to this issue was sought using Hevner’s design science research guidelines and design science research cycles. A video surveillance system was designed and constructed that would protect the personal privacy of uninvolved individuals under surveillance while still providing a high level of security, namely the Privacy Enhancing Video Surveillance system PEVS. PEVS protected the privacy of individuals by automatically scrambling the image regions where people were present in video streams. If a criminal act should take place, it was possible, with the proper authorization, to selectively unscramble the data of individuals of interest to analyze the situation. This enabled to analyze the situation without intruding into the privacy of uninvolved people on the one hand, while on the other hand using the data as evidence of possible criminal activity. Hence, the privacy of individuals was protected while maintaining the same level of security.

PEVS provided the first technology-based video surveillance solution, which showed only relevant individuals in the image while leaving the identity of everyone else unrevealed. Therefore, the main contribution of this thesis was the construction of a novel approach to video surveillance systems, capable of selectively protecting the privacy of individuals. This included introducing an architecture for a privacy preserving video surveillance system, which consisted of several sub-constructs. These included storage techniques for privacy data and shadow detection and segmentation methods, which increased the accuracy and speed of previous methods. Further, novel security and privacy metrics for video surveillance were introduced. The overall system was a significant improvement over the existing knowledge base that has thus far seen only first steps to selective privacy protection but has failed to provide a complete system.


Tiivistelmä

Videovalvonnassa on tapahtunut viime vuosina merkittävää kasvua johtuen järkyttävistä tapahtumista kuten terrori-iskut, pankkiryöstöt ja järjestäytyneen rikollisuuden toimet. Videovalvontateknologia on kehittynyt merkittävästi mahdollistaen jopa yksittäisten ihmisten automaattisen seurannan. Turvallisuuden lisääntymisen katsotaan kuitenkin vähentäneen yksityisyyttä. Videovalvonnan avulla ihmisiä pystytään seuraamaan helpommin kuin koskaan aikaisemmin tunkeutuen täten heidän yksityisyytensä alueelle. On oletettu, että turvallisuus ja yksityisyys videovalvonnassa on nollasummapeliä, jossa kansalaisten on valittava yksityisyyden ja turvallisuuden välillä.

Tämä tutkimus perustuu olettamukseen, että edellä esitetty ei pidä paikkaansa, vaan että on mahdollista suojata yksityisyys samalla taaten täysi turvallisuus. Ratkaisua tähän ongelmaan etsittiin suunnittelutieteellisen tutkimuksen avulla. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin videovalvontajärjestelmä PEVS (Privacy Enhancing Video Surveillance system), joka suojaa valvonnanalaisten sivullisten yksityisyyttä ja siitä huolimatta tuottaa korkean turvallisuustason.. PEVS suojaa henkilöiden yksityisyyttä salaamalla automaattisesti videoaineistosta ne kuva-alat, joissa esiintyy ihmisiä. Mikäli laitonta toimintaa havaittaisiin, olisi riittävillä käyttöoikeuksilla mahdollista purkaa salaus mielenkiinnon kohteena olevien henkilöiden kohdalta tilanteen analysoimiseksi. Tämä mahdollisti yhtäältä puuttumattomuuden sivullisten yksityisyyteen ja toisaalta tiedon käyttämisen todistusaineistona mahdollisen rikoksen tutkimisessa. Tällä järjestelmällä yksityisyys oli mahdollista suojata samanaikaisesti, kun turvallisuudesta huolehdittiin.

PEVS mahdollisti ensimmäistä kertaa maailmassa videovalvonnan, joka näyttää vain relevantit henkilöt jättäen muiden henkilöllisyyden paljastamatta. Sen takia tämän tutkimuksen merkittävin kontribuutio oli uudenlaisen lähestymistavan kehittäminen videovalvontaan, joka kykenee valikoivasti suojelemaan ihmisten yksityisyyttä. Tämä ratkaisu sisältää yksityisyyden suojaavan, useita rakenneosia sisältävän videovalvontajärjestelmäarkkitehtuurin esittelyn. Rakenneosiin kuuluu yksityisen tiedon tallennusmenetelmiä ja varjontunnistus- ja segmentointimetodeja, jotka paransivat aiemmin käytettyjen metodien tarkkuutta ja nopeutta. Lisäksi esiteltiin uudenlainen turvallisuus- ja yksityisyysmetriikka videovalvonnalle. Toteutettu järjestelmä on huomattava lisäys nykytietämykseen, jossa yksityisyyden suojan osalta on otettu vasta ensiaskelia ja joka ei mahdollista kattavaa järjestelmää.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium
ISSN: 0355-3191
ISSN-E: 1796-220X
ISSN-L: 0355-3191
ISBN: 978-952-62-0415-4
ISBN Print: 978-952-62-0414-7
Issue: 622
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.