CN111131655A - 一种基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，具体是先对农作物病虫害的图像进行加密，然后将加密的农作物病虫害的图像按照多项式规则进行拆分，使得拆分后的各个图像信息块大小均小于原图像，接着由图像发送端将拆分后的图像信息块发送至图像接收端，图像接收端获取到传输的图像信息块后，任意选取图像信息块进行病虫害图像的恢复，当恢复图像存在异常时，重新选取图像信息块再次进行病虫害图像的恢复，直至加密图像信息解密后得到病虫害图像。本发明构思合理，步骤简单，图像传输效率高，图像被攻击或遭到损坏的几率低，具有图像无损恢复功能，图像传输过程安全性高。

Description

一种基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法。

背景技术

农业是组成国家经济的重要支柱，随着科技的发展，农业的现代化建设不断加强，科学技术在农业的应用越来越普遍，不仅为农户节省了人力物力，还方便了农户的管理，提高了农作物的产量，为农户增加了收入，增加了农村与城市的联系。

我国的土地面积辽阔，农业是我国经济的一个重要组成部分，同时面临的农作物病虫害的种类繁多，爆发的频率较高，限制我国农作物的产量，影响了我国农业经济的发展。尤其是随着社会经济的发展，我国的农业遭受的灾害逐渐加重，由于农药等化学制品产生的危害导致农作物问题加重，生物入侵致使生态系统简单的区域遭到严重迫害，大型病虫害的泛滥导致粮食作物减产，造成国民经济的严重损失，而我国的农业科技水平较弱，农户对农作物管理意识薄弱，大多轻度病虫害的农作物由于没及时救治导致损失；拥有经验的专家不能随时随地的诊断考察。智慧农业的出现可以为农户解决这种问题，因此，智慧农业对于我国农业发展有着至关重要的作用。农户将遭受病虫害的作物拍摄成图像传输给专家进行诊断，专家给出意见，再由农户进行实施合理有效地整合了人力物力资源，在很大程度上提高了我国农业病虫害的防治。

同时也带来了另一个问题，如何高效安全的将病虫害农作物的图像远距离传输给终端，是开发人员迫切需要解决的问题。传统的有线方式进行远距离传输，需要消耗大量人力物力，处理方式也相对落后，不能满足用户需求。常见的无线传输通讯技术包括COFDM技术和CDMA技术，但是CDMA传输带宽不足，传输的信息达不到预期的效果，实际使用时容易出现断点盲区，由于上下行带宽的限制，很难满足农户的需求；COFDM技术是将农作物的图像信息通过子波进行传输，其所消耗的时间比同速率单载波消耗的时间更长，对噪声信号的抵抗力更弱，容易造成信息损失。

针对高速信息化发展的社会，用户对图像的无线传输要求日益严格，COFDM技术的出现为用户提供了高速移动和高质量传输，解决了用户的迫切需求。COFDM技术是通过将信息传输需要的信道划转变为多个正交子信道，多个信道的调制，在很大程度上提高了信道的利用率。在调制信息的过程中，该技术先对比特流进行纠错编码，结合所采用的编码技术，对数据流进行不同频率不同时间交替将多个数据包传输发送出去，然后对数据进行正交相移键控，然后进行转换。

CDMA移动通讯技术是防干扰所产生的一项通讯技术即码分多址的缩写，是通过编码进行不同地址的连接，CDMA通过加密的方法预防网络中，具有编码功能的设备对传输的信息进行破坏，CDMA通过密钥协商对发送端和接收端进行加密过程，而秘钥则是两者协商决定的。根据场景不同将秘钥分为网内分发，网外分发；在区域范围较大，设置统一的场景下一般采用网内分发的方式，可以大幅度降低实施难度。

COFDM技术峰值与均值功率比相对较大，随着比值的增大会导致射频放大器的功率效率降低。且对频率移位和相位噪声很敏感，在图像信息的传输过程中容易造成传输信息的丢失，造成大量损失。

CDMA在信息的传输过程中，由于网络带宽的限制会造成传输信息的过程往往需要消耗很长时间，容易在传输过程中遭到攻击或损坏，且视觉效果往往达不到用户的预期，在实际应用中比较容易出现断点和盲区。

综上所述，有必要对现有技术做进一步改进和创新。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种构思合理，步骤简单，图像传输效率高，图像被攻击或遭到损坏的几率低，具有图像无损恢复功能，图像传输过程安全性高的基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法。

本发明的技术方案如下：

上述的基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，具体是先对农作物病虫害的图像进行加密，然后将加密的农作物病虫害的图像按照多项式规则进行拆分，使得拆分后的各个图像信息块大小均小于原图像，接着由图像发送端将拆分后的图像信息块发送至图像接收端，图像接收端获取到传输的图像信息块后，任意选取图像信息块进行病虫害图像的恢复，当恢复图像存在异常时，重新选取图像信息块再次进行病虫害图像的恢复，直至加密图像信息解密后得到病虫害图像。

所述基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，其中，所述高速可容错图像传输方法的图像传输步骤如下：

(1)对农作物病虫害图像I进加密得到加密图像I’；

(2)根据农户的需求和传输距离协商决定多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t的次数t，多项式f(x)中a0,a1,...at是指系数，t为共享份个数；

(3)运用上述步骤(2)中的多项式f(x)将加密图像I’的像素值依次作为其系数a0,a1,...at.参与加密运算；

(4)将共享份1,2,3...n依次分别带入上述步骤(1)中的关系式f(x)中得到n组加密后的像素值，将得到的n组加密后的像素值重新作为新的像素值得到n幅加密图像，每一幅加密图像大小均小于原始病虫害图像；

(5)重复执行上述步骤(3)和步骤(4)，直至所有像素均已参与运算，得到n块尺寸较小的图像块；

(6)当剩余的元素不足以重新作为多项式的系数参与运算时，为缺失元素补0，再次执行步骤(3)-(5)，至此病虫害图像传输过程完成。

所述基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，其中，所述图像接收端接收图像的步骤如下：

1)将接收到的n块图像任取t块进行病虫害图像的恢复；

2)将t块图像依次取第一个位置的t个像素值，代入多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t，得到a0,a1,...at；

3)将得到的a0,a1,...at作为原始图像的恢复像素信息，依次按照所述图像传输步骤(1)-(6)设置图像信息；

4)重复执行步骤(2)和步骤(3)，直至所有像素值处理完成，将补充像素值0舍弃，得到加密图像I’；

5)对加密图像I’进行解密得到病虫害图像I，最终完成图像恢复。

有益效果：

本发明基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法构思合理，通过将农作物病虫害的图像按照多项式规则进行拆分，使得拆分后的每一个图像信息块大小均小于原图像，极大地缩短了每次图像传输所需要的时间，在很大程度上降低了图像被攻击或遭到损坏的几率，即使当传输信息遭到损毁后，可以在一定限度内对损坏图像进行无损恢复，充分保障了图像在传输过程中的安全性，且在农作物病虫害图像拆分之前还对图像进行加密，不会暴露传输的信息，充分保障了图像的安全性，能有效满足农户对病虫害图像传输的要求。

具体实施方式

本发明针对农业病虫害展开研究，提供高效安全的图像传输方法，并以智慧农业中农作物病虫害研究为例。

本发明基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，具体是先对农作物病虫害的图像进行加密，然后将加密的农作物病虫害的图像按照多项式规则进行拆分，使得拆分后的各个图像信息块大小均小于原图像，接着由图像发送端将拆分后的图像信息块发送至图像接收端，图像接收端获取到传输的图像信息块后，任意选取图像信息块进行病虫害图像的恢复，当恢复图像存在异常时，重新选取图像信息块再次进行病虫害图像的恢复，直至加密图像信息解密后得到病虫害图像。

本发明基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法的图像传输步骤如下：

(1)对农作物病虫害图像I进传统方法加密得到加密图像I’；

(2)根据农户的需求和传输距离协商决定多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t的次数t，其中多项式f(x)中a0,a1,...at是指系数，t为共享份个数；

(3)运用上述步骤(2)中的多项式f(x)将加密图像I’的像素值依次作为其系数a0,a1,...at.参与加密运算；其中，图像I’本身具有像素值，对图像I’进行加密时会造成像素值的改变，因此将改变后的像素值重新作为多项式的系数进行计算；

(4)将共享份1,2,3...n依次分别带入上述步骤(1)中的关系式f(x)中得到n组加密后的像素值，将得到的n组加密后的像素值重新作为新的像素值得到n幅加密图像(图像是由若干个像素组成的，当像素值都确定了该图像也就确定了)，每一幅加密图像大小均小于原始病虫害图像；

(5)重复执行步骤(3)和步骤(4)，直至所有像素均已参与运算，得到n块尺寸较小的图像块；

(6)当图像中剩余的像素不足以重新作为多项式的系数参与运算时，为缺失像素补0(0是当像素值不足时，补充的新值)，再次执行步骤(3)-(5)，至此病虫害图像传输过程完成。

本发明基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法通过接收端进行图像接收的步骤如下：

1)将接收到的n块图像任取t块进行病虫害图像的恢复；

2)将t块图像依次取第一个位置的t个像素值，代入多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t，得到a0,a1,...at；

3)将得到的a0,a1,...at作为原始图像的恢复像素信息，依次按照上述的图像传输步骤(1)-(6)设置图像信息；

4)重复执行步骤2)和步骤3)，直至所有像素值处理完成，将补充像素值0舍弃，得到加密图像I’；

5)对加密图像I’进行解密得到病虫害图像I，最终完成图像恢复。

本发明构思合理，图像传输效率高，图像被攻击或遭到损坏的几率低，具有图像无损恢复功能，图像传输过程安全性高，适于推广与应用。

Claims (3)

1.一种基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，其特征在于：具体是先对农作物病虫害的图像进行加密，然后将加密的农作物病虫害的图像按照多项式规则进行拆分，使得拆分后的各个图像信息块大小均小于原图像，接着由图像发送端将拆分后的图像信息块发送至图像接收端，图像接收端获取到传输的图像信息块后，任意选取图像信息块进行病虫害图像的恢复，当恢复图像存在异常时，重新选取图像信息块再次进行病虫害图像的恢复，直至加密图像信息解密后得到病虫害图像。

2.如权利要求1所述的基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，其特征在于，所述高速可容错图像传输方法的图像传输步骤如下：

(1)对农作物病虫害图像I进加密得到加密图像I’；

(2)根据农户的需求和传输距离协商决定多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t的次数t，多项式f(x)中a0,a1,...at是指系数，t为共享份个数；

(3)运用上述步骤(2)中的多项式f(x)将加密图像I’的像素值依次作为其系数a0,a1,...at.参与加密运算；

(4)将共享份1,2,3...n依次分别带入上述步骤(1)中的关系式f(x)中得到n组加密后的像素值，将得到的n组加密后的像素值重新作为新的像素值得到n幅加密图像，每一幅加密图像大小均小于原始病虫害图像；

(5)重复执行上述步骤(3)和步骤(4)，直至所有像素均已参与运算，得到n块尺寸较小的图像块；

(6)当剩余的元素不足以重新作为多项式的系数参与运算时，为缺失元素补0，再次执行步骤(3)-(5)，至此病虫害图像传输过程完成。

3.如权利要求2所述的基于病虫害研究的高速可容错图像传输方法，其特征在于，所述图像接收端接收图像的步骤如下：

1)将接收到的n块图像任取t块进行病虫害图像的恢复；

2)将t块图像依次取第一个位置的t个像素值，代入多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+...+a_tx^t，得到a0,a1,...at；

3)将得到的a0,a1,...at作为原始图像的恢复像素信息，依次按照所述图像传输步骤(1)-(6)设置图像信息；

4)重复执行步骤(2)和步骤(3)，直至所有像素值处理完成，将补充像素值0舍弃，得到加密图像I’；

5)对加密图像I’进行解密得到病虫害图像I，最终完成图像恢复。