量子图像形态学基本操作的研究与应用.pdf

分类号______________________________ 密级______________________________
ＵＤＣ______________________________ 编号______________________________

硕 士 学 位 论 文
量子图像形态学基本操作的研究与应用

学 位 申 请 人 ： 常志波
学 科 专 业 ： 计算机应用技术
指 导 教 师 ： 周日贵 教授




答辩日期：
独创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华
东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作
的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢
意。


本人签名_______________日期____________



关于论文使用授权的说明
本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学
校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论
文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。


本人签名____________导师签名__________日期___________
摘要
量子图像形态学基本操作的研究与应用
摘要
量子信息是量子力学与信息科学的一门交叉学科。量子计算作为量子信息的重要分
支，以其独有的特性超越经典计算机，使未来向量子计算机来发展。量子图像处理融合
了经典的图像处理功能并结合量子信息的特性迅速获得研究者们的青睐。其目的在于将
量子信息的优势充分作用于图像处理的各个阶段。
本文旨在利用量子信息基础理论，将量子的并行、叠加、纠缠等特性同量子加载方
案、图像表示、量子逻辑门、量子算法等信息处理方法充分融合，来完成数学形态学的
量子图像处理的一系列操作。主要研究工作如下：
（1）基于量子衍生形态学的分水岭图像分割算法
分水岭图像分割被广泛应用在灰度图像分割中，为了消除传统分水岭分割的过分分
割现象，本文基于量子衍生形态学提出了一种新的图像分割算法。首先，利用叠加态结
构元素构建自适应梯度算子来获得梯度图像，再利用量子衍生形态学重构技术来对梯度
图像进行重构，最后利用标记提取技术和分水岭分割技术来处理重构图像。通过该方案
可以有效的解决分水岭分割带来的过分分割现象，并可以对纹理图像进行主区域的识
别。
（2）基于量子集合操作的量子图像形态学处理
数学形态学的本质就是集合操作，但是在经典计算机上完成集合操作太慢了。本文
在量子计算和图像处理的基础上，利用量子逻辑门、量子图像的存储表示、量子加载方
案和 Boyer 搜索算法等理论知识结合创新思想提出了一种新的量子图像处理算法。该算
法实现了量子二值图像的形态学膨胀和腐蚀操作。最后，通过算