基于IBM Qiskit的量子图像伪彩色增强方法

针对量子图像增强问题,提出一种基于彩虹编码的量子图像伪彩色增强方法。首先,使用NEQR(Novel Enhanced Quantum Representation)模型表示灰度图像,接着设计和优化RGB三通道颜色转换模块的量子线路,最后用QRMW(Quantum Representation of Multi Wavelength Images)模型表示伪彩色图像。为了验证所提方法的有效性,在IBM量子计算框架Qiskit上制备2×2大小与32×32大小的NEQR灰度图像,通过对量子线路测量坍缩后生成对应大小的QRMW伪彩色图像。实验结果表明,与经典和已有的量子图像伪彩色增强方法相比,该方法在处理大小为2n×2n、色深为2q的图像时,所需的量子基本门个数为958,时间复杂度仅为常数级O(1),空间复杂度为O(2n+2q+3),显著降低了量子成本,并且处理后图像的信息熵和清晰度指标良好。