Oct, 2023

基于局部自适应阈值的 NEQR 图像量子分割算法

PDF
TL;DR提出了一种基于局部自适应阈值的量子分割算法，该算法利用量子机制为灰度图像中的所有像素同时计算局部阈值，并将图像快速分割为二值图像。设计了几个量子电路单元，包括中值计算、量子二值化等，并通过使用较少的量子比特和量子门设计了一个完整的量子电路来分割 NEQR 图像。对于一个具有 2^n × 2^n 个像素和 q 个灰度级的图像，我们的算法的复杂度可以降低到 O (n^2+q)，与经典方法相比具有指数级的加速。最后，在 IBM Q 上进行实验以展示我们的算法在噪声中等比例量子（NISQ）时代的可行性。
image segmentationlocal adaptive thresholdquantum segmentation algorithmneqr imageexponential speedup
发现论文，激发创造
  • 一种改进的针对 NEQR 图像的双阈值量子分割算法

    提出了一种改进的 NEQR 图像的双阈值量子分割算法，利用较少的量子比特将复杂灰度图像分割成清晰的三值图像，并且可以对 n 个阈值进行 n+1 次分割，通过设计可行的量子比较器和可扩展的量子电路对 NEQR 图像进行分割，实验结果表明该算法能够有效地进行图像分割。

    Oct, 2023

  • 基于灰度形态学的量子图像分割

    本文中提出了一种基于量子机制的量子图像分割算法，可解决传统基于灰度形态学的算法在处理大规模数据时的实时性问题，并通过在灰度图像的所有像素上同时执行形态学操作，快速将图像分割为二值图像。通过设计并结合多个量子电路单元，包括膨胀、腐蚀、底帽变换和顶帽变换等，构建了用于分割 NEQR 图像的完整量子电路。对于一个 2^n * 2^n 图像，其复杂度可以降低到 O (n^2+q)，相比传统算法速度提升是指数级的。最后，实验在 IBM Q 上展示了我们的算法在噪声中等规模量子（NISQ）时代的可行性。

    Oct, 2023

  • 一种用于灰度视频的量子移动目标分割算法

    提出了一种针对灰度视频的量子移动目标分割算法，通过使用量子机制同时计算所有相邻帧中所有像素的差异，快速分割出移动目标。同时设计了可行的量子比较器来区分灰度值与阈值，在细节上设计了包括三帧差分、二值化和与操作在内的多个量子电路单元，并将它们组合在一起构建完成的量子电路，用于分割移动目标。对于一个包含 $2^m$ 帧的量子视频（每帧是一个包含 $q$ 个灰度级的 $2^n imes 2^n$ 图像），我们的算法的复杂度可以降低到 O$(n^2 + q)$。与经典算法相比，这是指数级的加速，同时其复杂性也优于现有的量子算法。最后，在 IBM Q 上进行的实验证明了我们的算法在噪声中等规模量子（NISQ）时代的可行性。

    Oct, 2023

  • 一种混合量子图像边缘检测器在 NISQ 时代的应用

    本文提出基于量子人工神经元思想的混合量子边缘检测方法，可在现阶段的噪声中等规模的量子计算机上实现，并通过方法的可扩展性实现了比以往更大范围的图像边缘检测。

    Mar, 2022

  • Q-Seg：基于量子退火的无监督图像分割

    本研究提出了一种基于量子退火的新型无监督图像分割方法 Q-Seg，该方法针对现有量子硬件进行了优化，并通过将图像的光谱和空间信息与图剪切优化问题相结合的方式来解决像素级分割问题。经过合成数据集的实证评估，Q-Seg 在运行时间性能方面优于经典优化器 Gurobi。此外，我们还对地球观测图像的分割进行了评估，Q-Seg 在洪灾映射检测方面表现出几乎最优的结果，并提供了比现有注释掩模更好的森林覆盖分割。因此，Q-Seg 是一种适用于现有量子硬件的可行选择，特别适用于缺乏标记数据和计算时间的关键情景中。

    Nov, 2023

  • 基于八方向 Sobel 算子的 NEQR 量子图像边缘检测

    提出了一种基于八方向 Sobel 算子的新型量子 Sobel 边缘检测算法，通过设计具体的量子电路，不仅减少了边缘信息的损失，还能同时计算量子图像中所有像素的八个方向的梯度值。该算法的复杂度可以降低到 O (n^2 + q^2)，比其他经典或量子算法更低，并且模拟实验证明该算法可以检测出更多的边缘信息，尤其是对角边缘。

    Oct, 2023

  • 量子运动分割

    本文介绍了一种基于绝热量子优化的运动分割算法，它在可映射到现代量子退火器的问题实例上达到了与现有技术相当的性能。

    Mar, 2022

  • 量子效率高的变分量子算法用于图像分割

    量子计算可以应用于图像分割的无监督学习任务，本文提出了两种优化算法（Parametric Gate Encoding 和 Adaptive Cost Encoding）来寻找最佳分割掩膜，并且分析了这些方法与量子近似优化算法的可伸缩性，为量子增强计算机视觉的进一步研究提供了基础。

    May, 2024

  • 量子图像传感器的最佳阈值设计

    本文研究了基于单光子检测器的 Quanta 图像传感器，通过提出一种空间变化的阈值优化设计框架，实现对重建图像信噪比的提高，不仅从理论上证明了基于背景强度的最优阈值设计方案，还通过实验展示了该方法的收敛速度优于现有方法。

    Apr, 2017

  • 探索用于计算机视觉的量子增强机器学习：对噪声中尺度量子设备的应用和见解

    该研究探索了量子计算和机器学习的交叉领域，着重评估数据重新上传方案和补丁生成对抗网络模型等混合量子 - 经典算法在小规模量子设备上的有效性，并通过实际实现和测试揭示了这些算法与经典对应算法相当或更好的性能，突显了在机器学习任务中利用量子算法的潜力。

    Apr, 2024