[發明專利]一種基于量子計算的圖像濾波方法和裝置

有效

• 申請號: 202110057924.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN113012080B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 北京量子信息科學研究院
• 主分類號: G06T5/10
• 分類號: G06T5/10;G06F17/16;G06N3/0464;G06N10/20
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 張靜娟;陳霽

本發明實施例提供了一種基于量子計算的圖像濾波方法和裝置。該方法包括，制備與第一圖像對應的第一量子態；將第一經典濾波矩陣映射為第一量子濾波矩陣；將第一量子濾波矩陣轉換為第二量子濾波矩陣，其中，第二量子濾波矩陣與第一量子濾波矩陣具有相同的濾波效果，并且第二量子濾波矩陣能夠分解為多個量子門操作的組合，多個量子門的個數基于第一經典濾波矩陣中的元素個數確定；將第二量子濾波矩陣分解為多個量子門操作的組合；基于第一量子態、以及多個量子門操作，獲得第二量子態；基于第二量子態獲取第二圖像，作為第一圖像的濾波圖像。

技術領域

本發明涉及量子計算和圖像處理領域，尤其涉及一種基于量子計算的?圖像濾波方法和裝置。

背景技術

圖像處理是信息處理的重要組成部分。其中空間濾波操作在圖像處理?中占有重要地位，是很多是圖像信息分析的核心。它是一種圖像處理技術，?如圖像的平滑、銳化、邊緣檢測和邊緣增強處理。它也是機器學習中特別?是卷積神經網絡的一個關鍵子程序。

量子計算，自從20世紀八十年代被提出以來，一直得到了廣泛的研究?和關注。由于量子疊加和量子糾纏的存在，量子計算具有并行的優勢，利?用量子優勢進行量子算法設計可以對于一些經典問題的求解達到加速，比?如二十世紀九十年代中后期提出的Shor算法能夠對于大數質因數分解這?個問題存在指數的加速，Grover算法能夠在數據空間搜索中相對于傳統算法存在著多項式的加速。但是目前尚未能利用量子計算，進行廣泛的圖像處理。

發明內容

本發明的實施例提供一種基于量子計算的圖像濾波方法和裝置，相較?于經典計算機的圖像濾波方法，該方法可以顯著降低計算復雜度，同時對?于各類圖像濾波，可以使用固定數量的量子門操作進行處理，進一步優化?了量子圖像濾波處理的過程。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為，一方面提供一種基于?量子計算的圖像濾波方法，包括：

制備與第一圖像對應的第一量子態；

將第一經典濾波矩陣映射為第一量子濾波矩陣；

將第一量子濾波矩陣轉換為第二量子濾波矩陣，其中，所述第二量子?濾波矩陣與所述第一量子濾波矩陣具有相同的濾波效果，并且所述第二量?子濾波矩陣能夠分解為多個量子門操作的組合，所述多個量子門操作的個?數基于所述第一經典濾波矩陣中的元素個數確定；

將第二量子濾波矩陣分解為多個量子門操作的組合；

基于第一量子態、以及所述多個量子門操作，獲得第二量子態；

基于第二量子態獲取第二圖像，作為所述第一圖像的濾波圖像。

優選地，所述第一經典濾波矩陣為第一經典濾波操作對應的計算矩陣，?所述第一經典濾波操作包括：平滑、銳化、邊緣檢測和邊緣增強處理中的?一種。

優選地，將第一量子濾波矩陣轉換為第二量子濾波矩陣包括：修改第?一量子濾波矩陣的對應于圖像邊緣的元素。

優選地，制備與第一圖像對應的第一量子態,包括：

獲取第一圖像；

根據第一圖像各像素點的灰度值，獲得第一圖像矩陣，轉化第一圖像?矩陣，得到第一圖像向量；

根據第一圖像向量，制備第一量子態。

具體地，將第二量子濾波矩陣分解為多個量子門操作矩陣的組合包括，?將第二量子濾波矩陣分解為多個量子門操作矩陣的加權組合，所述方法還?包括：

以存儲在一個量子存儲器中的若干量子比特作為工作系統,以存儲在?另一個量子存儲器中的若干量子比特作為輔助系統；

所述根據第一圖像向量，制備第一量子態，包括：

根據第一圖像向量，制備所述工作系統的初態為第一量子態；