[發明專利]一種基于生成式對抗網絡的信號-圖像翻譯方法

有效

• 申請號: 201811624919.2
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109887047B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳晉音;成凱回;鄭海斌;宣琦;鄭仕鏈
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06N3/0442;G06N3/0464;G06N3/084
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種基于生成式對抗網絡的信號?圖像翻譯方法，實現該翻譯方法的裝置包括翻譯模型ST、判別模型SD和分類模型SC，步驟為：(1)對翻譯模型和分類模型進行預訓練，直到迭代次數達到設定值；(2)將真實彩色圖像和翻譯模型得到的信號圖像輸入判別模型進行對抗訓練，訓練判別模型的參數；(3)將翻譯模型得到的信號圖像輸入判別模型進行對抗訓練，訓練翻譯模型的參數；(4)協同訓練翻譯模型和分類網絡的參數；(5)重復步驟(2)～(4)，直到實現ST?SD的納什均衡或達到預設的訓練迭代次數；(6)將待翻譯的無線電信號輸入翻譯模型，得到翻譯后的信號圖像。利用本發明，可以增強翻譯結果的多樣性，保證信息傳輸的安全隱蔽性。

技術領域

本發明屬于深度學習結合無線電信號傳輸的安全領域，尤其是涉及一種基于生成式對抗網絡的信號-圖像翻譯方法。

背景技術

近年來，深度學習除了在圖像、語音、文本等數據處理任務中實現了良好的性能，也逐漸被研究人員引入無線電數據處理領域。無線電信號是指在所有自由空間中傳播的電磁波，屬于波普中的一個有限頻帶，根據國際電信聯盟規定，頻率范圍一般為3KHz～300GHz。無線電信號數據處理任務包括信號調制、信號解調、信號壓縮、信號編碼等。其中在信號解調前需要先識別信號的調制類型。無線電信號調制技術是將信號源產生的信號轉換為適宜無線傳輸形式的處理方法，一般的調制過程就是將調制信號加載到高頻率的載波上，將其轉化為適合傳輸的高頻信號。按照信號的離散性和連續性，可以分為數字調制和模擬調制。在數字調制中，調制信號可以表示成符號或者脈沖的時間序列。常見的數字信號調制方法有：幅移鍵控調制(ASK)、頻移鍵控調制(FSK)、相移鍵控調制(PSK)等。

隨著硬件設備性能和軟件技術的快速發展，無線電信號變得無處不在，從大型的衛星、雷達，到小型的手機、藍牙，無線設備給人們的生活工作提供了極大的便利。但是隨著無線電信號技術的發展，對于無線電信號傳輸過程中的安全問題也開始凸顯。現有的無線電信號容易被惡意用戶截獲并利用，造成了極大的財產損失和嚴重的信息安全問題。雖然目前的無線電信號調制技術已經較為成熟，但還是容易受到其他因素的干擾。當無線電信號中含有噪聲時，無線電信號的調制類型識別和調制解調就會變得比較困難。

除了信號傳輸的安全保密問題，無線電信號還存在信息冗余問題和噪聲干擾問題。無線電信號的信息冗余體現在，信號的價值密度低，使得每天都會生成海量的數據需要處理和存儲。這對有價值的信息提取、海量信號的數據庫存儲和快速搜索都提出了較高的要求。無線電信號的噪聲干擾主要來源于信號的發生、傳輸和接收過程，一般用信噪比衡量信號中含有噪聲的強弱，信噪比越大，信號含量越高，越容易被識別和恢復。

發明內容

本發明提供了一種基于生成式對抗網絡的信號-圖像翻譯方法，翻譯得到的信號圖像具有信息傳輸隱蔽性，信息價值密集性，抗噪魯棒性的優勢。

本發明的技術方案如下：

一種基于生成式對抗網絡的信號-圖像翻譯方法，實現該翻譯方法的裝置包括：

翻譯模型ST，該翻譯模型ST的輸入為無線電信號，輸出為翻譯得到的包含RGB三個通道的信號圖像；

判別模型SD，該判別模型SD的輸入為真實彩色圖像和翻譯模型ST得到的信號圖像，輸出為對真實彩色圖像和信號圖像的判斷結果；

分類模型SC，該分類模型SC的輸入為翻譯模型ST翻譯得到的信號圖像，輸出為信號圖像對應于原始無線電信號的調制類型預測結果；

具體方法如下：

(1)使用具有不同調制類型的無線電信號數據集對翻譯模型ST和分類模型SC進行預訓練，直到迭代次數達到設定值N1；

(2)固定翻譯模型ST和分類模型SC的參數，將真實彩色圖像和翻譯模型ST得到的信號圖像輸入判別模型SD進行訓練，訓練判別模型SD的參數，使判別模型SD能夠區分真實彩色圖像和信號圖像；