量子圖像處理/電子信息前沿技術叢書 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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量子圖像處理是近幾年剛剛興起的研究方嚮，是融閤量子信息、量子計算、圖像處理、數學等形成的新興交叉學科。雖然該方麵的研究還很不成熟，在物理實現上還存在許多睏難，但是它的理論優勢很可能對未來計算工具的發展産生深遠影響。本書是結閤作者的科研工作，對量子圖像處理進行係統的總結和評述。

內容簡介

量子圖像處理是近幾年剛剛興起的研究方嚮，是融閤量子信息、量子計算、圖像處理、數學等形成的新興交叉學科。本書在簡要介紹量子計算知識的基礎上，總結瞭量子圖像處理方麵的研究現狀，並著重介紹本書作者在量子圖像處理方麵的研究成果，包括量子圖像錶示、量子圖像置亂、量子圖像幾何操作、量子僞彩色處理、量子信息隱藏等方麵。 對量子圖像處理感興趣的科研人員可以選用本書作為入門讀物或者參考書。

作者簡介

薑楠，北京工業大學計算機學院副教授，碩士生導師。主要研究方嚮包括量子圖像處理、內容安全和計算智能。發錶科研論文70餘篇，其中SCI檢索20餘篇；撰寫著作4部；授權發明專利10餘項；主持國傢自然科學基金、北京市自然科學基金等項目。擔任多個國際期刊審稿人。所指導的學生多人次獲得國傢奬學金、科技之星等奬勵和稱號，並多次獲得全國和校級科技競賽奬勵。

目錄

第1章緒論 1.1研究意義 1.2量子圖像處理的産生與發展 1.3本書組織結構 第2章量子計算基礎知識 2.1量子計算和量子計算機 2.1.1量子態及其疊加 2.1.2量子態的時間演化及其幺正性 2.1.3糾纏 2.1.4量子不可剋隆定理...5.3.4量子Hilbert逆置亂 5.3.5量子Hilbert置亂的例子 5.3.6網絡復雜度 5.4本章小結 第6章量子圖像幾何操作 6.1量子圖像縮放 6.1.1圖像縮放概述 6.1.2基於最近鄰的圖像縮放原理 6.1.3量子圖像放大 6.1.4量子圖像縮小 6.1.5量子圖像縮放的例子...8.1量子LSB信息隱藏 8.1.1經典LSB信息隱藏 8.1.2量子LSB信息隱藏 8.1.3量子LSB分塊信息隱藏 8.1.4實驗模擬與分析 8.2基於Moiré條紋的量子信息隱藏 8.2.1莫爾效應 8.2.2基於莫爾條紋的量子信息隱藏 8.2.3提取操作 8.2.4實驗模擬與分析 8.3本章小結 參考文獻

前言/序言

1982年，諾貝爾物理學奬得主理查德·費曼提齣，量子計算機的計算速度遠遠超過經典計算機。20世紀90年代，Shor提齣的量子素數因子分解算法以及Grover提齣的量子搜索算法，證明瞭量子計算機的計算能力。越來越多的研究人員開始探索量子計算機上的各種應用，量子圖像處理便是其中之一。
之所以要研究量子圖像處理，筆者認為有兩個主要原因： 一是量子所具有的疊加、糾纏等特性可以大大提高復雜圖像處理算法的效率； 二是缺少圖形圖像的計算機已經無法想象，作為新型計算工具的量子計算機必須迎閤用戶的這一需求，具有圖像處理功能。
量子圖像處理是近幾年剛剛興起的研究方嚮，是融閤量子信息、量子計算、圖像處理、數學等形成的新興交叉學科。雖然該方麵的研究還很不成熟，在物理實現上還存在許多睏難，但是它的理論優勢很可能對未來計算工具的發展産生深遠影響。
本書在簡要介紹量子計算知識的基礎上，總結瞭量子圖像處理方麵的研究現狀，並著重介紹筆者在量子圖像處理方麵的研究成果，具體內容如下：
第1章緒論部分，主要介紹量子圖像處理的研究意義，以及國內外目前關於量子圖像處理方麵的研究現狀，列舉瞭當前量子圖像錶示和量子圖像處理算法方麵的一些研究成果。
第2章主要介紹量子計算基礎知識，包括量子態的錶示、態疊加原理、量子係統的演化、量子態糾纏、不可剋隆定理等，分析瞭量子計算機相比於經典計算機在時間和空間上的優勢，並簡要介紹量子計算中的基本量子邏輯門和量子比特的概念。
第3章介紹量子圖像處理的相關工作，分彆對量子圖像錶示和處理算法兩方麵的工作進行總結、分析和展望。量子圖像錶示方麵，按時間順序介紹瞭Qubit Lattice、Real Ket、Entangled Image、FRQI、NEQR、NAQSS等錶示方法。處理算法方麵，按類彆介紹幾何變換、色彩處理、特徵提取、圖像分割、圖像置亂、圖像加密、信息隱藏和數字水印等方麵的研究現狀。
從第4章開始，介紹筆者在量子圖像處理方麵的研究成果。第4章給齣一個新的量子圖像錶示方法GQIR。GQIR是對NEQR量子圖像錶示方法的改進，它可以錶示任意H×W尺寸的量子圖像，其中H和W是任意的正整數。GQIR錶示方法不僅可以錶示灰度圖像，還可以錶示彩色圖像，因為GQIR用q個量子比特錶示顔色信息，這裏的q是圖像色深，通常當q=2時，錶示二進製圖像； 當q=8時，錶示灰度值圖像； 當q=24時，錶示彩色圖像。後續章節的圖像處理算法都是基於GQIR錶示方法展開的。
第5章對量子圖像置亂展開瞭研究，研究量子圖像的Arnold、Fibonacci、Hilbert 3種置亂及其逆置亂方法。這3種置亂均是圖像處理中常用的置亂方法。Arnold置亂和Fibonacci置亂較為相似，都是基於加法綫路實現的。Hilbert置亂是采用逐步迭代的方法實現的。量子置亂僅需對坐標信息處理一次即可，無須一個像素一個像素地處理。
第6章研究瞭量子圖像幾何操作，包括圖像縮放和圖像平移。圖像縮放方麵，給齣基於最近鄰的圖像放大和縮小算法，縮放倍數是2m這種形式，這是首次提齣的能夠改變圖像尺寸的量子圖像處理算法。圖像平移方麵，研究瞭圖像整體平移和循環平移。X軸方嚮的平移和Y軸方嚮的平移，這兩個部分的原理相同，且執行過程沒有先後之分。
第7章主要研究量子圖像處理中僞彩色處理算法，研究基於密度分層方法的僞彩色處理的量子實現。以GQIR量子圖像錶示方法為基礎，通過分析經典量子僞彩色編碼方案，結閤量子信息理論知識，給齣瞭量子算法，量子算法中定義瞭量子色圖QCR。以GQIR和QCR為基礎完成量子僞彩色編碼的研究工作。
第8章給齣兩個量子圖像信息隱藏算法，一個是量子LSB信息隱藏； 另一個是基於莫爾條紋的信息隱藏。LSB在經典圖像信息隱藏中是一個重要的算法，筆者將其移植到量子計算機中，給齣兩個LSB量子算法，包括一般算法和分塊算法，無論哪種算法都是盲提取的。莫爾效應指的是具有周期結構的點紋或綫紋重疊時能産生異於原點紋和綫紋的波紋圖樣的現象，基於莫爾條紋的量子信息隱藏將載體圖像和消息圖像重疊在一起，完成信息的嵌入。提取時需要原始載體的參與，屬於非盲信息隱藏。
參考文獻列齣瞭書中引用的全部文獻，在此嚮所有文獻的作者錶示感謝，同時也嚮由於疏忽而未被列齣的作者錶示歉意。
國傢自然科學基金項目（61502016）、北京工業大學京華人纔項目（2014�睯H�睱06）和北京交通大學中央高校基本科研業務費項目（2015JBM027）為本書的齣版提供瞭資金支持。
感謝北京工業大學段立娟教授對本書的齣版給予的支持和幫助。還感謝王健博士等本領域學者以及研究生吳文亞、王珞、趙娜、慕悅等為本書提供相關素材。
量子圖像處理的研究剛剛起步，是一個發展迅速的領域，要對其進行係統的總結和評述，對於筆者來說是十分睏難的任務，本書隻能看作是筆者在這一方嚮上的一種努力和嘗試，不妥之處在所難免，誠懇地歡迎讀者批評指正。
薑楠2015年12月

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