1.一种基于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:n n q
其中|I>表示一幅大小为2×2 ,灰度范围为[0,2 ‑1]的NEQR量子图像,|yx>表示图像中像素的位置信息,而|f(y,x)>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|0>或|1>;
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,Mx是图像沿x轴的错切矩阵,My是图像沿y轴的错切矩阵;显然,随着图像中每行像素沿x轴的线性平移或每列像素沿y轴的线性平移,最后会令图像产生错切的效果;θ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θ来计算函数|tan(θ/2)>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|y>×|tan(θ/2)>,从而求得每行像素在x轴上0
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ax=2 ax0+
1 n‑1
2ax1+…+2 axn‑1,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i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xi判断其取值为|0>或|2a>,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|y>×|tan(θ/2)>与x轴坐标值相加,从而得到|x>+|y>×|tan(θ/2)>作为像素平移后的x坐标;当所有像素均根据平移量|y>×|tan(θ/2)>进行x轴方向的计算平移后,生成的图像即为进行错切操作后的量子图像。