UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA FACOLTÀ DI INGEGNERIA   CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA Dipartimento di Ingegneria Elettrica Elettronica e dei Sistemi ANDREA SCIUTO   APPLICABILITÀ DI TECNICHE DI MULTI-SENSOR DATA FUSION ALL’INTRUSION DETECTION: STUDIO ED ANALISI SIMULATIVA Relatori:   Chia.mo Prof. Alfio Lombardo Ing. Mario Barbera

…o Sistema di sorveglianza intelligente?

Data Fusion Alcuni esempi… “…combine data from multiple sensors, and related information from associated databases, to achieve improved accuracy and more specific inferences that could be achieved by the use of a single sensor alone” (D.L. Hall, J. Llinas) Alcuni esempi… Sorveglianza di ambienti Monitoraggio della salute della persona Applicazioni militari Navigazione di robot

Architettura di un processo di Data Fusion Fusione ad alto livello – I simboli estratti dalle precedenti decisioni ed elaborazioni sensoriali vengono fusi al più alto livello di astrazione. Le informazioni in gioco spesso provengono da regioni dell’ambiente molto diverse Fusione ad alto livello Variabili Variabili Fusione a livello misto – Le caratteristiche descrittive estratte dai sensori e rappresentanti fenomeni fisici simili e non, sono combinate in vettori di caratteristiche, che possono essere elaborati usando metodi di Pattern recognition Fusione a livello misto Dati/Variabili Variabili Fusione a basso livello – Le misure provenienti dai sensori vengono fuse utilizzando le classiche tecniche di stima ed elaborazione dei dati Signal-Level Fusion. Pixel-Level Fusion. Fusione a basso livello Dati Dati/Variabili

Tecniche di Fusione ad alto livello Variabili Variabili Inferenza classica e Bayesiana Voting Fusion Logica Fuzzy Reti Neurali Artificiali (ANN) Teoria dell’evidenza di Dempster-Shafer

Teoria dell’evidenza di Dempster-Shafer Si definisce Power Set un insieme di ipotesi non necessariamente esaustivi e mutuamente esclusivi attraverso le quali viene manifestata la conoscenza Si definisce Mass of evidence una funzione per mezzo della quale è possibile operare all’interno del Power Set Date due mass of evidence relative ad informazioni sensoriali differenti è possibile ricavare la massa fusa utilizando la regola di combinazione di Dempster: Supporto e Plausibilità definiscono l’ “Intervallo di credibilità” che quantifica il grado informativo di un evento

Caso di studio: Applicazione di Intrusion Detection

Monitoraggio di un ambiente Sensori Acustici Sensori PIR e Radar E’ stato realizzato un software per simulare eventi dannosi e falsi allarmi…

Scenario 1: Intruso Rumoroso in Movimento Caso A: Nessun rumore di misura Soglia

Scenario 1: Intruso Rumoroso in Movimento Caso B: rumore di misura Gaussiano a media nulla e deviazione standard variabile

Scenario 2: Rumore Ambientale e Corrente d’aria calda Caso A: Nessun rumore di misura Rumore Ambientale e Corrente d’aria calda Intruso Rumoroso in Movimento

Scenario 2: Rumore Ambientale e Corrente d’aria calda Caso B: rumore di misura Gaussiano a media nulla e deviazione standard variabile

Scenario 3: Distribuzioni sparse di calore Caso A: Nessun rumore di misura Distribuzioni sparse di calore Intruso Rumoroso in Movimento

Scenario 3: Distribuzioni sparse di calore Caso B: rumore di misura Gaussiano a media nulla e deviazione standard variabile

Scenario 4: Condizione di test in assenza di bersagli Caso A: Nessun rumore di misura Condizione di test in assenza di bersagli Intruso Rumoroso in Movimento

Scenario 4: Condizione di test in assenza di bersagli Caso B: rumore di misura Gaussiano a media nulla e deviazione standard variabile

Conclusioni Sviluppi futuri… Le simulazioni realizzate ed i risultati raggiunti consentono di affermare che la metodologia di fusione adottata si presta ottimamente allo sviluppo di applicazioni pratiche di sorveglianza L’utilizzo di questa metodologia di fusione permette di ridurre notevolmente il numero di falsi allarmi Sviluppi futuri… Integrazione del motore di fusione in un sistema di video sorveglianza basato su IP camere Sviluppo del software in piattaforma .Net