[發明專利]一種信號壓縮、重構方法及裝置與壓縮感知系統

在審

• 申請號: 201810316227.5
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108632256A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 鮑淑娣;陳澤奇;陳萌
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G06T1/00
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 龍洋

本發明公開一種信號壓縮、重構方法及裝置與壓縮感知系統，涉及信息處理技術領域，所述信號壓縮方法包括：獲取矩陣形式的信號數據；將所述信號數據的行和/或列的排列順序按預設的加密規則進行變換，以獲得加密矩陣；使用預設的觀測矩陣與所述加密矩陣相乘，以獲得所述信號數據的壓縮加密數據；將所述壓縮加密數據傳輸至接收端。本發明提供的方法在不增加信號采集端的復雜度的情況下，增加了壓縮感知方法的安全性。

技術領域

本發明涉及信息處理技術領域，尤其涉及一種信號壓縮、重構方法及裝置與壓縮感知系統。

背景技術

壓縮感知，又稱壓縮采樣。在壓縮感知的發展中，壓縮感知因降采樣的特性，被廣泛應用于各個領域中，如雷達探測、地質勘探、醫療成像、信號去噪、圖像超分辨率重建等。例如，公開號為CN106600518A的專利公開的基于壓縮感知的視覺安全和數據安全的圖像加密、解密方法，所述加密方法包括：首先利用SHA256哈希函數得到明文圖像的256位哈希值作為圖像秘鑰，并計算一維skew tent混沌映射和zigzag置亂的初始數值；對明文圖像進行稀疏，對系數矩陣進行zigzag置亂；然后利用一維skewtent混沌映射生成測量矩陣，對置亂矩陣進行測量和量化，得到壓縮加密后的圖像，嵌入到視覺有意義的載體圖像中，得到最終視覺有意義的密文圖像。該專利文獻中將壓縮感知應用于圖像傳輸和存儲領域中。

壓縮感知技術中有一些固定不變的參數，如觀測矩陣和稀疏矩陣，正是這些固定無需變動的數據使得壓縮感知的采集端的計算復雜度很低。

在現有技術中，在壓縮感知的理論中，如果信號原本是稀疏的，那么觀測矩陣即是感知矩陣。但在實際的生活中，人們感興趣的信號大多是非稀疏的，那么就需要一個稀疏矩陣將信號稀疏表達，而這時的觀測矩陣就需要和稀疏矩陣要極大的線性不相關，那么觀測矩陣乘以稀疏矩陣得到的感知矩陣就需要滿足R.I.P.性質。隨機矩陣作為觀測矩陣就可以滿足這一要求，如高斯矩陣，伯努利矩陣等。因此觀測矩陣具有隨機性，更容易被攻擊。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，在現有技術中，壓縮感知方法的觀測矩陣具有隨機性，更容易被攻擊，安全性不高。

本發明解決其技術問題，提出一種信號壓縮、重構方法及裝置與壓縮感知系統。

所述信號壓縮方法包括:

獲取矩陣形式的信號數據；

將所述信號數據的行和/或列的排列順序按預設的加密規則進行變換，以獲得加密矩陣；

使用預設的觀測矩陣與所述加密矩陣相乘，以獲得所述信號數據的壓縮加密數據；

將所述壓縮加密數據傳輸至接收端。

可選地，所述將所述信號數據的行和/或列的排列順序按預設的加密規則進行變換，具體為：

生成用于加密所述信號數據的行密鑰、列密鑰；其中，所述行密鑰為數字1到n的一次隨機排序，記為，[K₁，K₂，K₃，……，K_n]；所述列密鑰為數字1到s的一次隨機排序，記為，[K₁，K₂，K₃，……，K_s]；n，s分別為所述信號數據的行數和列數；

使用所述行密鑰和列密鑰對所述信號數據的行和/或列的排列順序進行變換。

可選地，所述獲取矩陣形式的信號數據包括：

當信號為一維信號時，將所述一維信號疊加成矩陣形式。

所述信號重構方法包括：

接收原始信號的所述壓縮加密數據，記為y；