基于波形特征存储的DNA编码方法、系统、设备以及存储介质

本发明涉及数据存储，具体涉及一种基于波形特征存储的dna编码方法、系统、设备以及存储介质。

背景技术：

1、互联网的发展使得人类社会的信息呈现爆炸式增长，然而现有的存储介质已经快被消耗殆尽。

2、dna信息存储作为一种新型的存储介质，它的出现，是为了解决信息的爆炸式增长与日益减少的硅基存储之间的矛盾。

3、然而，已经开发完成的绝大多数用于dna信息存储的方法，都是基于现有的硅基计算机存储体系完成存储的，在实际应用上并不能够从根本上解决存储资源短缺的问题。

4、也即是，现有技术均未能脱离目前所建立起来的硅基存储体系，切入角度未能脱离硅基计算机，并不能够从根本上解决存储资源短缺的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种基于波形特征存储的dna编码方法、系统、设备以及存储介质，能够从信息传输最原始的物理形态入手，不以硅基计算机处理之后的产物作为信息来源，真正做到了硅基存储介质的替代。

2、本发明提供一种基于波形特征存储的dna编码方法，该方法包括如下步骤：a.将图像信息和音频信息转化为波形信号；b.对音频信息转化的波形信号进行分割；c.对分割后的音频信息转化的波形信号及图像信息转化的波形信号进行傅里叶变换，得到频域信息；d.将得到的频域信息转换为最终碱基序列，以进行dna信息存储。

3、具体地，所述的步骤a具体包括：

4、对于图像信息：将需要存储的图像信息划分为若干个相等的小区域，根据图像大小自定义原始的区域大小；对每个区域进行分析，得到光谱，或者利用仪器得到波形图；

5、对于音频信息：使用声波收集器收集震动波形。

6、具体地，所述的步骤b具体包括：

7、对声波信号进行滑窗分割，将长信号划分为若干段短信号。

8、具体地，所述的步骤c具体包括：

9、对于音频信息：

10、将每个窗口内的信息，分别进行独立的进行傅里叶变换，之后，将转换后的频域信息记录下来，记录模式为：[(f1,r1),(f2,r2),…,(fm,rm)]，其中，f为频率，r为幅度；

11、对于图像信息分为两种情况：

12、(1)收集到的波形信号为波谱，选取前m个信号强度较高的波长；其中，m为自定义，值越大越接近原始的信号，精度越高，同时需要存储的信息也越多，占用的存储空间越大；

13、然后，利用公式1将所选取的波长依次转换为频率信号；最终得到每一个波长记录(f,r)；

14、选择每个区域中记录几组波长信息，最终得到整个图像信息为所有选取的波长信息的列表；

15、公式1：

16、f＝v/λ#1

17、其中，f为频率，v为光的速度，λ为波长；

18、(2)收集到的信号为原始波形信号，将波形信号进行傅里叶变换，与音频每个窗口内的处理模式相同最终得到的结果为(f,r)；

19、在每个区域中选择记录几组频率信息，最终得到整个图像信号为所有选取的波长信息的列表。

20、具体地，所述的步骤d具体包括：

21、将步骤c中所得结果转换为四进制数，对应dna中的四种碱基：a/t/c/g，得到存储了信息的dna序列。

22、本发明还提供一种基于波形特征存储的dna编码系统，该系统包括：转化模块、分割模块、变换模块、存储模块，其中：所述转化模块用于将图像信息和音频信息转化为波形信号；所述分割模块用于对音频信息转化的波形信号进行分割；所述变换模块用于对分割后的音频信息转化的波形信号及图像信息转化的波形信号进行傅里叶变换，得到频域信息；所述存储模块用于将得到的频域信息转换为最终碱基序列，以进行dna信息存储。

23、具体地，所述的转化模块具体用于：

24、对于图像信息：将需要存储的图像信息划分为若干个相等的小区域，根据图像大小自定义原始的区域大小；对每个区域进行分析，得到光谱，或者利用仪器得到波形图；

25、对于音频信息：使用声波收集器收集震动波形。

26、具体地，所述的分割模块具体用于：

27、对声波信号进行滑窗分割，将长信号划分为若干段短信号。

28、具体地，所述的变换模块具体用于：

29、对于音频信息：

30、将每个窗口内的信息，分别进行独立的进行傅里叶变换，之后，将转换后的频域信息记录下来，记录模式为：[(f1,r1),(f2,r2),…,(fm,rm)]，其中，f为频率，r为幅度；

31、对于图像信息分为两种情况：

32、(1)收集到的波形信号为波谱，选取前m个信号强度较高的波长；其中，m为自定义，值越大越接近原始的信号，精度越高，同时需要存储的信息也越多，占用的存储空间越大；

33、然后，利用公式1将所选取的波长依次转换为频率信号；最终得到每一个波长记录(f,r)；

34、选择每个区域中记录几组波长信息，最终得到整个图像信息为所有选取的波长信息的列表；

35、公式1：

36、f＝v/λ#1

37、其中，f为频率，v为光的速度，λ为波长；

38、(2)收集到的信号为原始波形信号，将波形信号进行傅里叶变换，与音频每个窗口内的处理模式相同最终得到的结果为(f,r)；

39、在每个区域中选择记录几组频率信息，最终得到整个图像信号为所有选取的波长信息的列表。

40、具体地，所述的存储模块具体用于：

41、将变换模块所得结果转换为四进制数，对应dna中的四种碱基：a/t/c/g，得到存储了信息的dna序列。

42、本申请从信息传输最原始的物理形态入手，不以硅基计算机处理之后的产物作为信息来源，真正做到了硅基存储介质的替代。无需基于硅基体系进行编码，能够从根本上有效地解决硅基存储资源短缺的问题。同时，本申请可以用于有损压缩，提升编码密度。

技术特征：

1.一种基于波形特征存储的dna编码方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于波形特征存储的dna编码方法，其特征在于，所述的步骤a具体包括：

3.如权利要求2所述的基于波形特征存储的dna编码方法，其特征在于，所述的步骤b具体包括：

4.如权利要求3所述的基于波形特征存储的dna编码方法，其特征在于，所述的步骤c具体包括：

5.如权利要求4所述的基于波形特征存储的dna编码方法，其特征在于，所述的步骤d具体包括：

6.一种基于波形特征存储的dna编码系统，其特征在于，该系统包括：转化模块、分割模块、变换模块、存储模块，其中：

7.如权利要求6所述的基于波形特征存储的dna编码系统，其特征在于，所述的转化模块具体用于：

8.如权利要求7所述的基于波形特征存储的dna编码系统，其特征在于，所述的分割模块具体用于：

9.如权利要求8所述的基于波形特征存储的dna编码系统，其特征在于，所述的变换模块具体用于：

10.如权利要求9所述的基于波形特征存储的dna编码系统，其特征在于，所述的存储模块具体用于：

11.一种设备，其特征在于，所述设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，

12.一种存储介质，其特征在于，存储有处理器可运行的程序指令，所述程序指令用于执行权利要求1至5任一项所述物联网入侵检测方法。

技术总结
本发明涉及一种基于波形特征存储的DNA编码方法及系统，所述方法包括：将图像信息和音频信息转化为波形信号；对音频信息转化的波形信号进行分割；对分割后的音频信息转化的波形信号及图像信息转化的波形信号进行傅里叶变换，得到频域信息；将得到的频域信息转换为最终碱基序列，以进行DNA信息存储。本发明无需基于硅基体系进行编码，能够从根本上有效地解决硅基存储资源短缺的问题。

技术研发人员：戴俊彪,强薇,黄小罗
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13