题目：量子图像处理关键技术研究

量子图像处理是基于量子计算机的图像处理技术，是以量子叠加态为基础，研究图像处理的一门新兴学科。量子图像处理起步较晚，自2003年起，仅有12年的历史，近5年来发展迅速，已有很多科学者投入该领域的研究。量子图像处理的发展分为两个阶段：以经典计算机为平台的量子衍生图像处理及以量子计算机为平台的量子图像处理。量子衍生图像处理借鉴并利用量子理论的原理、概念和公理来建立在经典计算机上实现的、用于解决某些具体问题的新方法或改进已有的方法。量子衍生图像处理仅将有用的量子力学原理应用到算法设计中，而忽略那些无用的物理约束。量子图像处理遵从量子力学理论的约束，现阶段其研究内容集中在三个方面：图像在量子计算机中的存储及读取模型的构建；量子图像处理基本运算的设计；量子图像处理算法的设计。

本文受博士生创新基金“量子图像处理关键技术研究”及航天支撑技术基金“复杂背景红外目标自动跟踪技术”的支持，主要研究量子图像处理领域的关键技术，取得了以下创新：

（1）量子衍生图像处理算法

本文根据量子信号处理（Quantum Signal Processing, QSP）框架，设计了量子衍生边缘检测算法以及量子衍生自适应中值滤波算法。

（2）红外图像在量子计算机中的存储及读取模型

本文以量子比特阵列模型为基础，根据红外图像的特征，提出红外图像在量子计算机中的存储模型，同时设计了红外图像的读取方式，并根据存储模型的特点，设计了带有标记信息的红外图像存储规则及读取方式。

（3）量子形态学运算

形态学图像处理是图像处理领域的一个主要研究方向，本文根据经典数学形态学运算的定义，基于一种新的数字图像量子表示（A Novel Enhanced Quantum Representation of Digital Images, NEQR）模型，设计量子形态学运算，包括二值形态学运算及平坦的灰度形态学运算的设计及其量子电路。并在此基础上利用量子移位操作，得到邻域信息，设计高度并行性的改进量子二值和灰度图像的膨胀及腐蚀运算及其量子电路。

（4）量子LoG边缘检测算法

在经典LoG边缘检测算子框架的基础上，提出了高度并行性的量子LoG边缘检测算子及其量子电路。