目录
前言
第1章 概述 1
1.1 量子图像处理发展的历史及研究意义 1
1.2 量子图像处理算法的实现平台及现状 3
参考文献 4
第2章 量子计算与量子信息理论基础 6
2.1 量子比特 6
2.1.1 单量子比特 6
2.1.2 多量子比特 8
2.2 量子逻辑门 8
2.2.1 单量子比特门 8
2.2.2 多量子比特门 10
2.2.3 计算复杂性 11
2.3 量子线路 12
2.4 量子算法 13
2.4.1 量子并行性 13
2.4.2 量子测量假设 14
2.5 本章小结 15
参考文献 15
第3章 量子衍生图像处理算法 16
3.1 引言 16
3.2 量子衍生边缘检测算法 17
3.2.1 图像转化为量子态表示形式 17
3.2.2 量子测量 18
3.2.3 测量结果转化为输出图像 19
3.2.4 实验及对比结果 19
3.3 基于双量子比特测量的量子衍生自适应中值滤波算法 21
3.3.1 输入图像转化为双量子比特系统 22
3.3.2 量子测量 24
3.3.3 输出图像 24
3.3.4 实验结果分析 25
3.4 本章小结 30
参考文献 31
第4章 量子图像处理研究进展综述 33
4.1 引言 33
4.2 量子图像表示模型综述 34
4.2.1 量子比特阵列表示模型 34
4.2.2 FRQI模型 37
4.2.3 NEQR模型 38
4.2.4 其他量子图像表示模型 40
4.3 量子图像处理算法综述 42
4.3.1 量子图像处理基本变换 42
4.3.2 量子图像处理算法的步骤和方法 44
4.4 本章小结 48
参考文献 48
第5章 量子红外图像表示及简单的处理操作 53
5.1 引言 53
5.2 红外图像的特性 53
5.3 红外图像在量子计算机中的表示 54
5.3.1 图像表示模型回顾 54
5.3.2 红外图像表示模型 56
5.3.3 图像量子态的制备 60
5.4 红外图像读取 63
5.4.1 红外图像的读取过程 64
5.4.2 带标记信息的红外图像存储方式 67
5.4.3 标记信息的读取 68
5.5 基于SQR模型的红外图像处理基本运算 70
5.6 本章小结 76
参考文献 76
第6章 量子形态学运算 77
6.1 引言 77
6.2 量子二值形态学运算 77
6.2.1 图像的表示模型 77
6.2.2 两个二值图像的逻辑运算 78
6.2.3 量子二值膨胀与腐蚀运算 81
6.3 量子灰度形态学运算 88
6.3.1 平坦的量子灰度膨胀运算 88
6.3.2 平坦的量子灰度腐蚀运算 92
6.4 本章小结 95
参考文献 95
第7章 改进的量子膨胀与腐蚀运算 97
7.1 引言 97
7.2 改进的量子二值膨胀与腐蚀运算 97
7.2.1 量子二值膨胀与腐蚀运算 98
7.2.2 算法复杂度分析 102
7.3 改进的平坦量子灰度膨胀与腐蚀运算 103
7.3.1 算法设计 103
7.3.2 算法复杂度分析 105
7.4 本章小结 106
参考文献 107
第8章 量子LoG边缘检测算法 108
8.1 引言 108
8.2 经典LoG边缘检测算法及LoG算子的离散化 108
8.3 量子LoG边缘检测算子 111
8.4 算法时间复杂度分析 116
8.5 本章小结 117
参考文献 117
第9章 量子图像仿真实现平台简介 119
9.1 引言 119
9.2 实验平台 120
9.3 Qiskit量子编程语言介绍 122
9.3.1 量子算法结构框架 122
9.3.2 经典计算机仿真时所需内存大小 124
9.4 本章小结 125
参考文献 125
第10章 量子图像表达式制备的仿真实现 127
10.1 引言 127
10.2 NEQR量子图像表达式 128
10.3 NEQR图像制备的量子线路设计 130
10.3.1 NEQR图像制备的量子线路 130
10.3.2 对NEQR图像制备量子线路的优化 132
10.4 量子图像制备时间复杂度分析 134
10.5 量子图像制备及其仿真过程 135
10.5.1 基于NEQR表达式制备量子图像的基本步骤及其仿真实验 135
10.5.2 实验结果分析 144
10.6 本章小结 144
参考文献 145
第11章 量子图像分割算法及其仿真实现 146
11.1 引言 146
11.2 基于NEQR表达式和分割算法的量子线路设计 146
11.3 量子图像分割仿真实验 150
11.4 实验结果分析 155
11.5 本章小结 155
参考文献 156
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