[发明专利]一种基于NEQR表达式的量子图像错切方法

摘要

本发明涉及一种基于NEQR表达式的量子图像错切方法,其特征在于：利用NEQR表达式对量子图像进行编译，NEQR表达式通过量子序列的基本态来存储像素的灰度值，因此，图像在量子系统中的存储是通过两个纠缠的量子序列实现的，分别表示像素的灰度信息与位置信息，对于NEQR量子图像的错切操作，可以分为对x轴的错切和对y轴的错切；量子图像沿x轴错切时，图像中每行像素沿x轴的平移量与本行像素的y轴坐标值呈正相关关系；利用量子乘法器计算量子图像在错切操作中每行像素的平移量，然后，通过量子插值操作将该平移量转化为整数，最后，利用量子加法器求得错切操作后量子图像的位置信息。

主权项

一种基于NEQR表达式的量子图像错切方法,其特征在于：首先，利用NEQR表达式对量子图像进行编译，NEQR表达式通过量子序列的基本态来存储像素的灰度值，因此，图像在量子系统中的存储是通过两个纠缠的量子序列实现的，分别表示像素的灰度信息与位置信息，其定义如下所示：其中表示一幅大小为，灰度范围为的NEQR量子图像，表示图像中像素的位置信息，而表示相应像素的颜色信息，它由含有q个量子位的量子序列表示,即，其中，为量子位的基本态或；对于NEQR量子图像的错切操作，可以分为对x轴的错切和对y轴的错切；由于错切方向不同，最终图像产生的错切效果也不同，其错切矩阵及相应公式为：其中，是图像沿x轴的错切矩阵，是图像沿y轴的错切矩阵。显然，随着图像中每行像素沿x轴（或y轴）的线性平移，最后会令图像产生错切的效果。角度为错切参数，设置了图像错切过程中的平移量，具体过程如下：步骤1、在量子系统中准备一幅用NEQR表达式编译的量子图像，其由两个纠缠的量子序列基本态组成。通过设置错切参数来计算函数的值，并用量子态进行表示；步骤2、量子图像沿x轴错切时，图像中每行像素沿x轴的平移量与本行像素的y轴坐标值呈正相关关系。因此，利用量子乘法器计算，从而求得每行像素在x轴上的平移量。在量子计算中，通过量子加法器的n次迭代即可实现量子乘法操作，其中每个加法器的运算结果均作为下一步加法器的一个输入，同时利用量子自加器“S‑A”对加法器的另一个输入进行自加操作，并通过判断其取值为或(其中i表示加法器的迭代步骤)。当执行到最后一个加法器时，输出结果即为多位量子乘法器的输出结果；步骤3、通过步骤2中计算的像素平移量通常为小数，利用量子插值操作以一种合理的方式将小数转化为整数，进而确定像素平移后的位置信息。在此过程中，将二进制小数的精度确定为小数点后四位，并通过小数的最高位来判断是否需要向整数进位，然后利用量子加法器将整数部分与进位相加得到插值操作的结果；步骤4、利用量子加法器，将像素平移量与x轴坐标值相加，从而得到作为像素平移后的x坐标。当所有像素均以该规则进行计算平移后，生成的图像即为进行错切操作后的量子图像。