【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信网络，涉及一种基于语义混沌安全通信的图像与视频传输方法。
技术介绍
1、自从信息革命爆发以来，信息量(数据量)就在不断膨胀。文字、图片、音频、视频等越来越多的数据在不断产生，不仅占据着我们的硬盘空间，也充斥着整个通信网络。经过几十年的积累，通信技术已经无限接近于香农极限。以huffman编码、算法编码为代表的信源编码技术，把信源数据压缩到了极致。而以ldpc码、极化码为代表的信道编码技术，把信道也利用到了极致。语义通信(semantic communication)是解决语义问题，即发送的符号如何传递确切的含义，它是以任务为主体，“先理解，后传输”的通信方式。语义通信会对原始信号进行有选择的特征提取、压缩和传输，然后再利用语义层面信息进行通信，旨在弥补现代大容量多媒体应用内容传输中带宽有限的问题，语义通信系统包括发送端、物理信道和接收端。语义通信能够显著降低数据流量，提高通信效率，如今已经广泛应用于机器人客服、智能家居、金融、医疗、教育等领域。
2、语义通信的核心思想是通过提取数据的含义，过滤掉无用、无关和非本质的信息，从而在保留语义的同时压缩数据，在语义域中处理数据。与传统通信不同的是，语义通信旨在传输与传输目标相关的信息，传统通信和语义通信对比如图1。众所周知，现有的语义交流工作多考虑文本/语音信息，但图像/视频数据具有更丰富的语义和普遍的适用性，多媒体语义通信系统的设计也至关重要。在语义通信中，深度学习用于从内容中提取语义信息，并在训练参数中隐式地包含语义层面的共享、局部知识。语义通信系统通常
3、受以上因素的启发，本专利技术旨在开发一种传输图像/视频的语义混沌通信系统，以优化带宽，增强通信安全性，同时提升恢复出的图像/视频质量。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于语义混沌安全通信的图像与视频传输方法，用于提升传输图像/视频的语义混沌通信系统的传输性能，并致力于实现降低数据流量，提高通信效率，增强系统安全性。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于语义混沌安全通信的图像与视频传输方法，具体包括以下步骤：
4、s1：编码部分，包括语义特征提取和联合语义信道编码，具体是：发送端提取图像或视频的语义特征，并对语义特征的比特流进行联合语义信道编码，并将其用作gan(生成对抗网络)的输入，以在解码器处获得所需的图像或视频；
5、s2：对编码之后的图像或视频进行logistic混沌加密并在物理信道中传输；
6、s3：在接收端对接收到的图像或视频用相应的密钥解密恢复出原始编码后的图像或视频；
7、s4：解码部分，包括联合语义信道解码和图像或视频重建；
8、所述联合语义信道解码用于减轻信号在awgn信道的噪声干扰，并恢复多级语义特征；所述图像或视频重建用于融合不同层次的语义信息并重建目标图像或视频。
9、进一步，步骤s1具体包括以下步骤：
10、s11：编码器的输入图像/视频s由归一化层预处理，使得每个元素都在[0,1]范围内；
11、s12：通过多个基于神经网络的多级语义特征提取器提取输入图像/视频s的不同语义特征w：
12、w＝e(s) (1)
13、对提取的语义特征w进行最近邻量化运算：
14、
15、其中，表示最近邻量化后的语义特征，w＝{w0,w1,…,wi}，cj表示量化中心，j为量化中心的数量，c＝{c0,c1,…,cj}。
16、s13：利用联合语义信道编码器将语义特征编码为符号x，通过物理通道传输到接收器，传输向量x：
17、x＝tβ(tα(s)) (3)
18、其中，tα(·)为多级语义特征提取网络，网络参数为α；tβ(·)为联合语义信道编码器，网络参数为β。
19、进一步，步骤s2具体包括：在发送端对编码之后的图像或视频进行logistic混沌加密并在物理信道中传输；
20、logistic映射函数的公式为：
21、xk+1＝μ×xk(1-xk),k＝0,1,……,n, (4)
22、其中，xk是第k次迭代的结果，μ是一个常数，通常取值3.57到4之间。
23、进一步，步骤s3具体包括：在接收端对接收到的图像或视频用相应的密钥解密恢复出原始编码后的图像/视频，则解码器上接收到的信号y为：
24、y＝x+ω (5)
25、其中，ω为圆对称高斯分布的独立同分布向量。
26、进一步，步骤s4中，联合语义信道解码器和图像/视频重建模块的参数为ξ和η，接收器重建图像或视频为：
27、
28、其中，rη(·)和rξ(·)分别图像或视频重建模块和联合语义信道编码器，y为接收端解密后的图像或视频。
29、进一步，语义通信系统包含发送端、无线信道和接收端3个部分。
30、本专利技术的有益效果在于：
31、(1)本专利技术采用混沌加密技术保证了通信安全，为语义通信提供了可靠的传输环境。
32、(2)本专利技术的语义通信以任务为主体先理解后传输，能够显著降低数据流量，大幅提升了通信系统的传输效率和可靠性。
33、(3)本专利技术采用的混沌加密属于流密码的范畴，加密仅是简单的异或运算，加密速度快，特别适合多媒体数据和实时性要求比较高的加密场合。
34、(4)本专利技术采用的logistic映射舍弃了区间(0.2，0.8)之外的数据，数据分布更均匀.数值分布上不符合概率统计学原理，得不到一个稳定的概率分布特征，可以更加有效防范频率分析攻击，因此统计分析的攻击方法对该算法也无用武之地。
35、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于语义混沌安全通信的图像与视频传输方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤S2具体包括：在发送端对编码之后的图像或视频进行logistic混沌加密并在物理信道中传输；
4.根据权利要求3所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤S3具体包括：在接收端对接收到的图像或视频用相应的密钥解密恢复出原始编码后的图像/视频，则解码器上接收到的信号y为：
5.根据权利要求4所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤S4中，联合语义信道解码器和图像/视频重建模块的参数为ξ和η，接收器重建图像或视频为：
【技术特征摘要】
1.一种基于语义混沌安全通信的图像与视频传输方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的图像与视频传输方法，其特征在于，步骤s2具体包括：在发送端对编码之后的图像或视频进行logistic混沌加密并在物理信道中传输；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴廷伟，牟涵湘，刘业君，宋嵩，赵伦，郭磊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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