CN111049624B - 一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法及系统，发送端通过将待传输数据按照固定容量块(Block)进行切割；依据滑动窗口策略，组成互有冗余的数据包(Package)；对每个数据包进行编码形成数据帧(DataFrame)，将数据帧转为数据影像(DataVideo)，送至屏幕显示；在接收端通过摄像头捕获影像，获取所有数据帧图像；根据滑动窗口冗余信息，进行跳步解码；去除冗余数据，实现物理隔离情况下无反馈链路的信息单向传输。本系统以滑动窗口策略进行冗余数据传输，以跳步策略避免多余图形解码，能提升无反馈链路信息传输的高容错性。

Description

一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法及系统
技术领域
本发明属于信息安全隔离传输领域，具体为一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法及系统，适用于在两个相互隔离的网络之间，进行无反馈链路的进行高可靠单向数据传输。
背景技术
有保密需求的行业，常见的安全手段是将涉密网络和公共网络(如互联网)之间进行物理隔离，要求内部网络与互联网进行物理隔离。物理隔离的定义是指两个网络之间不能有任何物理器件进行连接。
近期，大数据、云计算、人工智能等技术蓬勃发展，底层网络基础设施的隔离，使得多网系数据汇聚成为这些技术应用的瓶颈，如何合规、自动的完成隔离网络间的数据传输成为大数据等技术应用落地的关键。目前在信息安全认证部门对光盘摆渡机、二维码摆渡机等设备认可，颁发物理隔离传输设备的销售许可。
光盘摆渡机，采用光盘作为媒介，在两张物理隔离网络之间进行数据传输，特点是数据传输带宽大，但传输延迟高达两分钟，不能够满足目标状态等实时性要求高的数据的单向传输。二维码摆渡机，受限于二维码编码信息含量，带宽小，但是延迟只需要两秒，适合于进行实时性要求高、数据量小的应用场景。目前，在销售的二维码摆渡机存在的显著问题是可靠性差，丢包率在3个/GB，即每GB数据传输丢失约4KB数据，在很多高可靠要求的场景中并不适用。
发明内容
针对物理隔离网络之间的数据单向传输需求，需要解决在保持传输速率的情况下，能够提升数据单向传输的可靠性，本发明提出了一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法，在编码端采用基于滑动窗口的冗余编码策略，确保部分数据帧丢失，并不影响真实数据的传输，在解码端采用跳步解码，避免重复对冗余编码进行解码，保证了单位时间的有效解码率，对实际传输速度不形成影响。
一方面，本发明提出的一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法，其核心是利用冗余编码策略解决单向无反馈链路的数据传输丢包问题，提升传输链路的可靠性，该方法包括：
发送端通过将待传输数据按照固定容量块(Block)进行切割，依据滑动窗口策略，组成互有冗余的数据包(Package)；
将所述数据包进行编码形成数据帧(DataFrame)，将数据帧转为数据影像(DataVideo)，送至屏幕显示；
在接收端通过摄像头捕获影像，获取所有数据帧图像，根据滑动窗口冗余信息，进行跳步解码；
对所述解码数据进行去除冗余，按序号组合接收到的数据，完成接收。
另一方面，本发明实施例提供了一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输系统，所述系统包括：
编码模块，在发送端中，对待发送数据进行冗余划分，并将数据转换为影像，输出给显示模块；
显示模块，在发送端中，接收编码模块的输入，将影像进行显示；
接收端无任何信息通道向发送端反馈信息；
影像采集模块，在接收端中，对发送端显示模块所显示的影像进行采集；
解码模块，在接收端中，采用跳步策略对冗余数据帧进行解码，并去除冗余信息，获得传输数据。
上述技术方案具有如下有益效果：采用基于滑动窗口的冗余编码提升了无反馈单向数据传输的可靠性，使得物理隔离的影像数据传输交换系统能够被应用于关键场景，采用跳步解码使得单位时间内有效解码率保持不变，确保了系统在提升高可靠性的同时，不牺牲传输速率。该物理隔离网络之间的无反馈单向传输系统，能够在确保符合安全保护要求的情况下，完成低密网向高密网自动的数据传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明之方法流程图；
图2为本发明之系统实施例的结构框图；
图3为本发明之系统实施例的编码示意图；
图4为本发明之系统实施例的解码示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
本实施例中需要传输的数据大小为100KB，具体分块大小为1KB，滑动窗口为3倍数据块，屏幕显示数据帧为33.33ms，一秒钟显示图像帧为30帧，高速相机为120fps，因此一个数据帧产生3张待解码帧。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法的流程图，所述方法利用冗余编码策略解决单向无反馈链路的数据传输丢包问题，提升传输链路的可靠性，所述方法包括：
101、发送端通过将待传输数据按照固定容量块(Block)进行切割；
102、依据滑动窗口策略，组成互有冗余的数据包(Package)；
103、对每个数据包进行编码形成数据帧(DataFrame)，将数据帧转为数据影像(DataVideo)，送至屏幕显示；
104、在接收端通过摄像头捕获影像，获取所有数据帧图像；
105、根据滑动窗口冗余信息，进行跳步解码；
106、去除冗余数据，实现物理隔离情况下无反馈链路的信息单向传输。
如图2所示，为本发明又一实施例一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输系统的结构框图，所述系统包括：
发送端与接收端之间无任何物理连接，呈现物理隔离状态；
21、编码模块，在发送端中，对待发送数据进行冗余划分，并将数据转换为影像，输出给显示模块；
22、显示模块，在发送端中，接收编码模块的输入，将影像进行显示；
接收端无任何信息通道向发送端反馈信息；
23、影像采集模块，在接收端中，对发送端显示模块所显示的影像进行采集；
24、解码模块，在接收端中，采用跳步策略对冗余数据帧进行解码，并去除冗余信息，获得传输数据。
优选地，如图3所示，为本发明又一实施例中编码示意图，所示编码过程包括：
211数据切块为block，将收到的数据按照1KB大小切块，形成B1，B2，…，Bn，n＝100；
212组成数据包package，按照3倍block的滑动窗口大小，将数据组成P1，P2，…，Pn-2的数据包，每个包包含3个数据块，P1和P2之间存在2/3的冗余数据；
213形成发送数据帧DataFrame序列，将Pi，i＝1，…，n-2，转换为图片，按照间隔33.33ms形成影像序列。
优选地，如图4所示，为本发明又一实施例中解码示意图，所示解码过程包括：
241抓拍到的图片frame，高速相机以120fps进行图片获取，每个数据帧Fi会被拍摄到3次，形成fi’，fi”，fi”’三张图片，形成待解码序列；
242跳步解码，根据滑动窗口倍数m、相机帧率与屏幕刷新率的比率k，得到跳步的步长为i+1+m*k，如果fi解码成功，那么跳转到fi+1+m*k；如果fi解码失败，那么回退到fi-1进行解码。

Claims (5)

1.一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法，其特征在于，所述方法应用于在物理隔离的网络间进行无反馈链路的数据高容错单向传输，该方法包括：
发送端通过将待传输数据按照固定容量块(Block)进行切割，依据滑动窗口策略，组成互有冗余的数据包(Package)；
将所述数据包进行编码形成数据帧(DataFrame)，将数据帧转为数据影像(DataVideo)，送至屏幕显示；
在接收端通过摄像头捕获影像，获取所有数据帧图像，根据滑动窗口冗余信息，进行跳步解码，对其进行解码处理，得到解码数据；所述根据滑动窗口冗余信息，进行跳步解码，采用以下步骤：
步骤1：摄像头每秒捕获帧数fps1大于屏幕显示帧数fps2，且fps1＝k*fps2，k为整数，摄像头捕获影像并切割为不同帧，称之为F1，…，FN；
步骤2：依次从F1到FN进行解码，分别一次执行如下步骤：
步骤2.1：解码Fi，如果成功，那么跳转到Fi+1+m*k，m为滑动窗口倍数；
步骤2.2：解码Fi，如果失败，那么解码Fi-1，i＞1并且Fi-1尚未解码过；
步骤2.3：如果Fi-1已经解码过，那么跳转到Fi-1+m*k进行解码；
步骤3：对所有成功解码，根据数据中的数据块编号Bn进行数据整合去除冗余数据；
对所述解码数据进行去除冗余，按序号组合接收到的数据，完成接收。
2.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法，其特征在于，所述依据滑动窗口策略，组成互有冗余的数据包，采用以下步骤：
步骤1：将待传输数据X，按照固定大小Y，切割为N个数据块Block，分别为B1，…，Bn，其中n＝0，1，…，N；
步骤2：根据滑动窗口策略，组成数据包Package，设定滑动窗口倍数为m，m为1，2，3，则P1＝{B1…，Bm}，P2＝{B2，…，Bm+1}，Pn＝{Bn，…，Bm+n-1}；
步骤3：将Pn转换为数据帧，并转换为数据影像。
3.一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输系统，其特征在于，用于实现权利要求1所述的一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输方法，所述系统包括：
发送端与接收端之间无任何物理连接，呈现物理隔离状态；
编码模块，在发送端中，对待发送数据进行冗余划分，并将数据转换为影像，输出给显示模块；
显示模块，在发送端中，接收编码模块的输入，将影像进行显示；
接收端无任何信息通道向发送端反馈信息；
影像采集模块，在接收端中，对发送端显示模块所显示的影像进行采集；
解码模块，在接收端中，采用跳步策略对冗余数据帧进行解码，并去除冗余信息，获得传输数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输系统，其特征在于，所述编码模块采用权利要求2中的方法进行冗余编码。
5.根据权利要求3所述的一种基于滑动窗口的高容错无反馈链路影像传输系统，其特征在于，所述解码模块采用权利要求1中的方法进行跳步解码。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112583851A (zh) * 2020-12-28 2021-03-30 中科天御(苏州)科技有限公司 一种基于人工智能的网络信息单向传输方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201274548Y (zh) * 2008-06-03 2009-07-15 中国人民解放军军事交通学院 基于数据图像编解码技术的单向光通路数据导入装置
WO2010037317A1 (zh) * 2008-09-24 2010-04-08 腾讯科技（深圳）有限公司 基于反馈参考帧的视频通信系统、设备及方法
JP2012015871A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 映像伝送システム
CN106127822A (zh) * 2016-03-16 2016-11-16 上海海笑网络技术有限公司 在物理隔离终端间基于图形编码单向数据传输方法与系统
CN109254950A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 贵州华云创谷科技有限公司 一种基于二维码的隔离网间数据库摆渡方法及系统
CN109254955A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 贵州华云创谷科技有限公司 一种基于二维码的隔离网间单向文件摆渡方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201274548Y (zh) * 2008-06-03 2009-07-15 中国人民解放军军事交通学院 基于数据图像编解码技术的单向光通路数据导入装置
WO2010037317A1 (zh) * 2008-09-24 2010-04-08 腾讯科技（深圳）有限公司 基于反馈参考帧的视频通信系统、设备及方法
JP2012015871A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 映像伝送システム
CN106127822A (zh) * 2016-03-16 2016-11-16 上海海笑网络技术有限公司 在物理隔离终端间基于图形编码单向数据传输方法与系统
CN109254950A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 贵州华云创谷科技有限公司 一种基于二维码的隔离网间数据库摆渡方法及系统
CN109254955A (zh) * 2018-09-27 2019-01-22 贵州华云创谷科技有限公司 一种基于二维码的隔离网间单向文件摆渡方法及系统

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