一维量子卷积计算

研究了一维信息编码为量子态后进行量子卷积计算的量子线路模型。基于量子图像表示和经典信息的卷积算法,设计出了一维量子卷积计算的量子线路结构,表明量子卷积计算可以以[O(n2)]的复杂度计算卷积。与经典卷积相比,量子卷积计算由于利用量子并行计算在计算速率上达到了指数级的加速,为量子卷积神经网络卷积层的设计实施作铺垫。     

基于IBM Qiskit的量子图像伪彩色增强方法

针对量子图像增强问题，提出一种基于彩虹编码的量子图像伪彩色增强方法。首先，使用NEQR (Novel Enhanced Quantum Representation)模型表示灰度图像，接着设计和优化RGB三通道颜色转换模块的量子线路，最后用QRMW (Quantum Representation of Multi Wavelength Images)模型表示伪彩色图像。为了验证所提方法的有效性，在IBM量子计算框架Qiskit上制备2×2大小与32×32大小的NEQR灰度图像，通过对量子线路测量坍缩后生成对应大小的QRMW伪彩色图像。实验结果表明，与经典和已有的量子图像伪彩色增强方法相比，该方法在处理大小为2ⁿ×2ⁿ、色深为2^q的图像时，所需的量子基本门个数为958，时间复杂度仅为常数级O(1)，空间复杂度为O(2n+2q+3)，显著降低了量子成本，并且处理后图像的信息熵和清晰度指标良好。     

基于量子遗传算法的二维最大熵图像分割

图像分割二维最大熵算法存在计算复杂度高的弊端,目前针对这个问题所提出的各类算法效果都不太理想。依据量子遗传算法种群多样性好、收敛速度快的特点,提出了一种基于量子遗传算法的二维最大熵算法,与基于标准遗传算法的二维最大熵算法相比较,取得了更好的实验效果。     

基于卷积金字塔的屏蔽泊松方程快速求解算法

屏蔽泊松方程在图像视频处理和图形学领域有着广泛应用,传统上一般借助离散余弦变换或快速傅里叶变换求解,计算复杂度为O(nlogn).提出了一种基于卷积金字塔的快速近似求解算法,将屏蔽泊松方程求解视为一个"大核"卷积过程,利用卷积金字塔,将"大核"卷积分解为若干个"小核"卷积,从而将计算复杂度改善至线性.实验发现,在图像无缝拼合和梯度域绘制的应用中,对于千万像素级别图像,所提算法能获得5～6倍的性能提升.进一步,屏蔽泊松方程求解也是许多图像迭代算法的中间步骤,以加权最小二乘图像光滑和基于总变差正则化的图像重建算法为例,运用所提算法,在视觉效果和均方误差上都有着很好的近似,在速度上有显著的提升.     

基于二维熵阈值的图像分割及其快速算法

阈值分割是图像分割技术中的一种重要方法,在图像处理和模式识别中广为应用.本文提出了一种基于二维熵阈值的图像分割快速算法.该算法能够有效地区分图像中边界、背景和物体三种区域,并使得传统二维阈值方法的复杂度从O(W2S2)降至O(W2/3S2/3).     

二维Otsu阈值分割算法的改进及应用

为改善传统二维Otsu阈值分割算法处理图像的计算复杂度高、实时性差、受噪声干扰严重等缺点,提出一种改进的快速二维Otsu阈值自动分割算法.通过改变二维直方图判别域的划分将二维阈值求解转化为一维阈值求解,对原图像的直方图采用二分法得到最优分割阈值的初始值,然后在此基础上通过两个分量方向上迭代求解得到图像的最优分割阈值.理论分析与仿真车牌实验表明,与传统二维阈值分割算法相比,此算法的计算复杂度远远低于原始二维Otsu算法,且分割效果和原始算法的基本一致.     

NEQR量子图像下的差分扩展可逆数据隐藏算法

量子图像安全处理是一个新兴的研究领域,而量子图像数据隐藏是量子图像安全处理技术的一种,在不损害载体的情况下可用于保护量子图像的版权和认证量子图像是否完整。目前尚缺乏对量子图像可逆数据隐藏的详细技术研究。结合差值扩展技术,本文提出了一种量子图像可逆数据隐藏算法：1）选用NEQR量子图像表示法来表示图像;2）借鉴经典的差值扩展算法,在NEQR量子图像上对量子比特进行处理,可逆嵌入数据;3）设计了信息嵌入、信息提取和载体无损恢复的量子线路图,并进行了仿真。基于经典图像的实验结果表明,本文算法是可逆的,可用于将来对量子图像的认证和保护。     

量子图像处理问题综述

量子图像处理问题将是量子计算机时代媒体信息处理的一个主要问题。量子图像处理包括一般的处理问题和安全方面的处理问题。本文介绍和分析了量子图像表示方式和处理等问题的最新研究成果。首先给出了目前量子图像处理的一般架构,然后介绍了目前流行的量子图像表示方法、并根据不同的量子图像处理目的对现有的处理算法进行了分类和分析,最后总结并展望了量子图像处理领域的未来发展方向。     

量子小波变换算法及线路实现

随着小波理论研究的深入,以及小波分析在信号分析和图像处理等领域的广泛应用,小波分析在量子计算领域中也越来越受到重视.应用置换矩阵、W-H变换矩阵和量子傅立叶变换矩阵来对Haar小波及D(4)小波变换矩阵进行分解,给出其算法,然后得出其完整的量子逻辑线路图,最后分析其复杂度.     

量子图像水印技术在电力大数据中的应用

为保证电力大数据的安全和处理效果,本文提出一种基于量子图像水印技术的嵌入及提取方法。该方法首先将原载体灰色图像用量子表示,并利用量子小波变换四次分解原载体图像得到子图,再通过量子离散余弦变换对子图进行系数转换。通过对系数矩阵进行奇异值分解得到对角矩阵,再利用量子广义Arnold变换和Logistic映射对水印进行置乱,并进行奇异值分解,从而实现量子水印的嵌入。嵌入的水印图像被分解后,每个像素的灰度信息为一个均衡的量子叠加态,测量后整幅图像为一个均匀的白噪声。水印图像的提取过程为嵌入的逆过程。仿真结果表明,相对经典图像水印,量子图像水印技术计算复杂度更低,计算速度更快,嵌入的水印图像具有很好的安全性,并且不影响载体图像的视觉效果。