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。