Recently, semantic communications have drawn great attention as the groundbreaking concept surpasses the limited capacity of Shannon's theory. Specifically, semantic communications probably become crucial in realizing visual tasks that demand massive network traffic. Although highly distinctive forms of visual semantics exist for computer vision tasks, a thorough investigation of what visual semantics can be transmitted in time and which one is required for completing different visual tasks has not yet been reported. To this end, we first scrutinize the achievable throughput in transmitting existing visual semantics through the limited wireless communication bandwidth. In addition, we further demonstrate the resulting performance of various visual tasks for each visual semantic. Based on the empirical testing, we suggest a task-adaptive selection of visual semantics is crucial for real-time semantic communications for visual tasks, where we transmit basic semantics (e.g., objects in the given image) for simple visual tasks, such as classification, and richer semantics (e.g., scene graphs) for complex tasks, such as image regeneration. To further improve transmission efficiency, we suggest a filtering method for scene graphs, which drops redundant information in the scene graph, thus allowing the sending of essential semantics for completing the given task. We confirm the efficacy of our task-adaptive semantic communication approach through extensive simulations in wireless channels, showing more than 45 times larger throughput over a naive transmission of original data. Our work can be reproduced at the following source codes: https://github.com/jhpark2024/jhpark.github.io


翻译:近年来,语义通信作为突破香农理论容量限制的革命性概念而备受关注。具体而言,语义通信可能在实现需要海量网络流量的视觉任务中变得至关重要。尽管计算机视觉任务中存在高度差异化的视觉语义形式,但关于何种视觉语义能够及时传输以及完成不同视觉任务需要哪种语义,目前尚未有系统研究。为此,我们首先深入分析了在有限无线通信带宽下传输现有视觉语义的可达吞吐量。此外,我们进一步展示了每种视觉语义在各类视觉任务中的性能表现。基于实证测试,我们提出视觉语义的任务自适应选择对于视觉任务的实时语义通信至关重要:对于简单视觉任务(如图像分类),我们传输基础语义(如图像中的物体);对于复杂任务(如图像再生),则传输更丰富的语义(如场景图)。为提升传输效率,我们提出一种场景图过滤方法,通过剔除场景图中的冗余信息,仅发送完成给定任务所需的核心语义。通过在无线信道中的大量仿真实验,我们验证了所提任务自适应语义通信方法的有效性,其吞吐量相比原始数据的直接传输提升了超过45倍。本工作的源代码可在以下网址获取:https://github.com/jhpark2024/jhpark.github.io

1
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员