Toward Lightweight, Privacy-Preserving Cooperative Object Classification for Connected Autonomous Vehicles

计算机科学 加密 正确性 卷积神经网络 上传 混淆 对象(语法) 信息泄露 信息隐私 服务器 计算机网络 人工智能 计算机安全 分布式计算 数据挖掘 计算机视觉 算法 操作系统
作者
Jinbo Xiong,Renwan Bi,Youliang Tian,Ximeng Liu,Dapeng Wu
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:9 (4): 2787-2801 被引量:55
标识
DOI:10.1109/jiot.2021.3093573
摘要

Collaborative perception enables autonomous vehicles to exchange sensor data among each other to achieve cooperative object classification, which is considered an effective means to improve the perception accuracy of connected autonomous vehicles (CAVs). To protect information privacy in cooperative perception, we propose a lightweight, privacy-preserving cooperative object classification framework that allows CAVs to exchange raw sensor data (e.g., images captured by HD camera), without leaking private information. Leveraging chaotic encryption and additive secret sharing technique, image data are first encrypted into two ciphertexts and processed, in the encrypted format, by two separate edge servers. The use of chaotic mapping can avoid information leakage during data uploading. The encrypted images are then processed by the proposed privacy-preserving convolutional neural network (P-CNN) model embedded in the designed secure computing protocols. Finally, the processed results are combined/decrypted on the receiving vehicles to realize cooperative object classification. We formally prove the correctness and security of the proposed framework and carry out intensive experiments to evaluate its performance. The experimental results indicate that P-CNN offers exactly almost the same object classification results as the original CNN model, while offering great privacy protection of shared data and lightweight execution efficiency.

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