Semantic communications (SC) have been expected to be a new paradigm shifting to catalyze the next generation communication, whose main concerns shift from accurate bit transmission to effective semantic information exchange in communications. However, the previous and widely-used metrics for images are not applicable to evaluate the image semantic similarity in SC. Classical metrics to measure the similarity between two images usually rely on the pixel level or the structural level, such as the PSNR and the MS-SSIM. Straightforwardly using some tailored metrics based on deep-learning methods in CV community, such as the LPIPS, is infeasible for SC. To tackle this, inspired by BERTScore in NLP community, we propose a novel metric for evaluating image semantic similarity, named Vision Transformer Score (ViTScore). We prove theoretically that ViTScore has 3 important properties, including symmetry, boundedness, and normalization, which make ViTScore convenient and intuitive for image measurement. To evaluate the performance of ViTScore, we compare ViTScore with 3 typical metrics (PSNR, MS-SSIM, and LPIPS) through 4 classes of experiments: (i) correlation with BERTScore through evaluation of image caption downstream CV task, (ii) evaluation in classical image communications, (iii) evaluation in image semantic communication systems, and (iv) evaluation in image semantic communication systems with semantic attack. Experimental results demonstrate that ViTScore is robust and efficient in evaluating the semantic similarity of images. Particularly, ViTScore outperforms the other 3 typical metrics in evaluating the image semantic changes by semantic attack, such as image inverse with Generative Adversarial Networks (GANs). This indicates that ViTScore is an effective performance metric when deployed in SC scenarios.


翻译:语义通信(SC)有望成为一种催生下一代通信的新型范式,其关注点从精确的比特传输转向通信中有效的语义信息交换。然而,以往广泛使用的图像指标并不适用于评估SC中的图像语义相似度。衡量两幅图像相似度的经典指标通常依赖像素级或结构级,例如PSNR和MS-SSIM。直接借用计算机视觉(CV)社区中基于深度学习的定制指标(如LPIPS)在SC中并不可行。为解决这一问题,受自然语言处理(NLP)社区中BERTScore的启发,我们提出了一种评估图像语义相似度的新指标——视觉Transformer评分(ViTScore)。我们从理论上证明了ViTScore具有三个重要性质:对称性、有界性和归一化,这使得ViTScore在图像测量中便捷且直观。为评估ViTScore的性能,我们通过四类实验将其与三种典型指标(PSNR、MS-SSIM和LPIPS)进行比较:(i)通过评估图像描述下游CV任务与BERTScore的相关性,(ii)在经典图像通信中的评估,(iii)在图像语义通信系统中的评估,以及(iv)在存在语义攻击的图像语义通信系统中的评估。实验结果表明,ViTScore在评估图像语义相似度方面稳健且高效。特别是在评估语义攻击(如基于生成对抗网络(GAN)的图像逆操作)导致的图像语义变化时,ViTScore优于其他三种典型指标。这表明ViTScore在SC场景中是一种有效的性能度量指标。

0
下载
关闭预览

相关内容

SC:International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis。 Explanation:高性能计算、网络、存储和分析国际会议。 Publisher:IEEE。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/sc/
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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
Do RNN and LSTM have Long Memory?
Arxiv
19+阅读 · 2020年6月10日
How to Fine-Tune BERT for Text Classification?
Arxiv
13+阅读 · 2019年5月14日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+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