[发明专利]基于双线性插值的GQIR量子图像的缩小与放大方法

说明书

本发明公开了一种基于双线性插值的GQIR量子图像缩放线路的缩小与放大方法。从量子存储方式来看，它能表示任意尺寸的图像。从插值方法来看，它的缩放效果优于最近邻域插值方法。本发明适用于很多实际的图像处理应用领域，例如量子图像水印，都需要高效的量子图像缩放技术，并对量子计算理论完善和应用有重大意义。本发明同时披露了基于双线性插值的GQIR量子图像缩放线路的设计方法，以及实现它的量子线路设计图。设计图使用基本的量子比特门(包括量子比特受控门和单量子比特门)实现线路。

技术领域

本发明涉及量子图像处理，具体涉及一种基于双线性插值的GQIR量子图像的缩小与放大方法。

背景技术

在计算机图像处理和计算机图形学中，图像缩放是指对数字图像的大小进行调整的过程。图像缩放是一种非平凡的过程，需要在处理效率以及结果的平滑度和清晰度上做一个权衡。当一个图像的大小增加之后，组成图像的像素的可见度将会变得更高，从而使得图像表现得“软”。相反地，缩小一个图像将会增强它的平滑度和清晰度。

图像缩放有很多种算法。最简单的方法为邻域插值，这种方法在放大图像的同时保留了所有的原图像的所有信息，但是会产生锯齿现象。双线性插值的效果较邻域插值来得平滑，但是却使得图像变得模糊而且仍然会有一部分锯齿现象。双三次插值更好比双线性插值更好。

量子图像缩放是将经典图像缩放与量子计算相结合。已经有一些论文对量子图像缩放进行了研究。

2015年，Sang Jianzhi等人在论文Quantum realization of the nearest-neighbor interpolation method for FRQI and NEQR中提出了基于最近邻域的量子图像缩放，其中量子图像以FRQI或NEQR表示方式存储。

2014年，Jian Nan等人在论文Quantum image scaling using nearestneightbor interpolation中提出了基于最近邻域的量子图像缩放，其中量子图像以INEQR表示方式存储；

2015年，Jiang Nan等人在论文Quantum image scaling up based on nearest-neighbor interpolation with integer scaling ratio中提出了基于最近邻域的量子图像缩放，其中量子图像以GQIR表示方式存储；

2017年，ZhouRigui等人在论文Quantum multidimensional color imagescaling using nearest-neighbor interpolation based on the extension of FRQI中提出了基于最近邻域插值方法的量子图像缩放，其中量子彩色图像以MCQI表示方式存储。

2017年，ZhouRigui等人在论文Quantum realization of the bilinearinterpolation method for NEQR中提出了基于双线性插值方法的量子图像处理，其中量子图像以NEQR方式存储。

使用最近邻域插值方法虽然使得图像缩放速度快，但是图像缩放后的效果不如双线性插值方法。FRQI，MCQI等量子图像表示方式只能表示图像大小为2ⁿ×2ⁿ的图像，而且颜色信息以角度的形式存储，不便于重新获取颜色信息。NEQR量子图像表示方式虽然存储颜色信息的方式有所改进，便于重新获取颜色信息，但是它仍然只能表示图像大小为2ⁿ×2ⁿ的图像。在实际的图像处理中，常常需要处理H×W(H,W为任意正整数)的图像。

发明内容

本发明的目的是，设计一种基于双线性插值方法的GQIR量子图像的缩小与放大方法。同时并实现量子线路设计图。设计图使用基本的量子比特门(包括量子比特受控门和单量子比特门)。