量子图像处理9787302422679 清华大学出版社 姜楠 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜楠 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302422679

商品编码：29402592290

包装：平装

出版时间：2016-04-01

图书基本信息
图书名称	量子图像处理
作者	姜楠
定价	39.00元
出版社	清华大学出版社
ISBN	9787302422679
出版日期	2016-04-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

量子图像处理是近几年刚刚兴起的研究方向，是融合量子信息、量子计算、图像处理、数学等形成的新兴交叉学科。本书在简要介绍量子计算知识的基础上，总结了量子图像处理方面的研究现状，并着重介绍本书作者在量子图像处理方面的研究成果，包括量子图像表示、量子图像置乱、量子图像几何操作、量子伪彩色处理、量子信息隐藏等方面。对量子图像处理感兴趣的科研人员可以选用本书作为入门读物或者参考书。

作者简介

姜楠，北京工业大学计算机学院副教授，硕士生导师。主要研究方向包括量子图像处理、内容安全和计算智能。发表科研论文70余篇，其中SCI检索20余篇；撰写著作4部；授权发明10余项；主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目。担任多个国际期刊审稿人。所指导的学生多人次获得国家奖学金、科技之星等奖励和称号，并多次获得全国和校级科技竞赛奖励。

目录

章绪论 1.1研究意义 1.2量子图像处理的产生与发展 1.3本书组织结构 第2章量子计算基础知识 2.1量子计算和量子计算机 2.1.1量子态及其叠加 2.1.2量子态的时间演化及其幺正性 2.1.3纠缠 2.1.4量子不可克隆定理 2.2研究量子计算机的原因 2.3量子逻辑门 2.3.1一位门 2.3.2二位门 2.3.3多位门 2.3.4量子计算复杂性 2.4本章小结 第3章量子图像处理研究进展 3.1概述 3.2量子图像表示 3.2.1QubitLattice 3.2.2RealKet 3.2.3EntangledImage 3.2.4FRQI 3.2.5NEQR 3.2.6NAQSS 3.2.7QSMC&QSNC; 3.2.8QUALPI 3.3量子图像处理算法 3.3.1几何变换 3.3.2色彩处理 3.3.3图像分割 3.3.4特征提取 3.3.5图像置乱 3.3.6图像加密 3.3.7信息隐藏和数字水印 3.4本章小结 第4章量子图像表示 4.1INEQR 4.2GQIR 4.2.1GQIR表示 4.2.2图像制备 4.3本章小结 第5章量子图像置乱 5.1量子Arnold/Fibonacci置乱 5.1.1经典Arnold/Fibonacci置乱原理 5.1.2量子加法器 5.1.3量子模N加法器 5.1.4量子Arnold/Fibonacci置乱的GQIR表示 5.1.5量子Arnold/Fibonacci置乱的线路构建 5.1.6量子Arnold/Fibonacci逆置乱 5.1.7量子Arnold/Fibonacci置乱的例子 5.1.8置乱线路复杂度分析 5.2量子Arnold置乱的改进 5.2.1对已有方案的分析 5.2.2二进制运算的特殊性 5.2.3量子Arnold置乱的改进 5.2.4改进后算法的网络复杂度 5.3量子Hilbert置乱 5.3.1经典Hilbert置乱原理 5.3.2Hilbert矩阵迭代公式的变形 5.3.3量子Hilbert置乱 5.3.4量子Hilbert逆置乱 5.3.5量子Hilbert置乱的例子 5.3.6网络复杂度 5.4本章小结 第6章量子图像几何操作 6.1量子图像缩放 6.1.1图像缩放概述 6.1.2基于近邻的图像缩放原理 6.1.3量子图像放大 6.1.4量子图像缩小 6.1.5量子图像缩放的例子 6.1.6网络复杂度 6.2量子图像平移 6.2.1图像平移概述 6.2.2量子比较器 6.2.3量子图像平移 6.2.4复杂性分析 6.2.5实验分析 6.3本章小结 第7章量子伪彩色处理 7.1经典伪彩色编码原理 7.2量子色图 7.2.1量子色图表示 7.2.2QCR的制备 7.3量子伪彩色处理编码方案 7.3.1量子算法 7.3.2量子伪彩色编码的实现 7.3.3复杂度分析 7.3.4量子伪彩色处理的例子 7.4本章小结 第8章量子信息隐藏 8.1量子LSB信息隐藏 8.1.1经典LSB信息隐藏 8.1.2量子LSB信息隐藏 8.1.3量子LSB分块信息隐藏 8.1.4实验模拟与分析 8.2基于Moiré条纹的量子信息隐藏 8.2.1莫尔效应 8.2.2基于莫尔条纹的量子信息隐藏 8.2.3提取操作 8.2.4实验模拟与分析 8.3本章小结 参考文献

编辑推荐

量子图像处理是近几年刚刚兴起的研究方向，是融合量子信息、量子计算、图像处理、数学等形成的新兴交叉学科。虽然该方面的研究还很不成熟，在物理实现上还存在许多困难，但是它的理论优势很可能对未来计算工具的发展产生深远影响。本书是结合作者的科研工作，对量子图像处理进行系统的总结和评述。

文摘

序言

量子信息处理导论 作者： [此处填写其他作者姓名] 出版社： [此处填写其他出版社名称] ISBN： [此处填写其他ISBN号] 图书简介 在21世纪的科技浪潮中，信息处理正经历一场深刻的革命。从我们日常生活中的智能手机、互联网，到科学研究前沿的基因测序、新材料设计，信息处理的效率和能力直接决定了科技发展的速度和深度。而量子信息处理，作为这场革命的核心驱动力之一，以其颠覆性的计算模式和强大的信息操控能力，预示着一个全新的信息时代即将来临。 本书旨在为读者提供一个系统、全面且深入的量子信息处理的入门导论。它将带领读者穿越信息处理的经典范畴，踏入奇妙而充满潜力的量子世界，理解量子力学如何重塑我们对信息本质的认知，以及如何利用这些独特的量子现象来解决传统计算无法企及的难题。本书并非仅仅罗列量子现象，而是力求构建一个逻辑严谨、脉络清晰的学习路径，帮助读者从零开始，逐步掌握量子信息处理的基本原理、核心概念以及关键技术。 本书结构与内容概述： 本书的章节设置紧密围绕量子信息处理的逻辑顺序展开，从基础概念的铺垫，到核心理论的阐释，再到实际应用的展望，力求为读者构建一个完整的知识体系。 第一部分：量子世界的基础 在深入探讨量子信息之前，我们必须首先理解其赖以生存的量子力学基础。本部分将详细介绍量子世界的基本概念，为后续的学习打下坚实的基础。 第一章：量子力学的基石 量子概念的起源： 从黑体辐射、光电效应和原子光谱等经典物理难题出发，追溯量子理论诞生的历史背景，理解普朗克、爱因斯坦等先驱的贡献。 波粒二象性： 深入剖析物质的波粒二象性，通过双缝干涉实验等经典实验，直观展示微观粒子同时具备波动和粒子的特性，以及这一概念对信息处理的深远影响。 量子态与概率波： 引入量子态的概念，解释波函数（Ψ）的意义，以及其与粒子位置、动量等可观测量之间的概率关系。重点讲解薛定谔方程，理解量子态如何随时间演化。 量子叠加原理： 详细阐述量子叠加原理，这是量子信息处理的核心基石之一。通过对单个量子比特的态叠加的分析，展示一个量子比特可以同时处于|0⟩和|1⟩的叠加态，为并行计算的可能性埋下伏笔。 量子纠缠： 介绍量子纠缠这一违反经典直觉的奇妙现象。通过对两个或多个量子粒子之间强关联性的描述，强调纠缠态的非局域性和不可分割性，以及它在量子通信和量子计算中的关键作用。 测量与波函数坍缩： 讲解量子测量过程，以及测量如何导致叠加态的坍缩。分析测量对量子态的影响，并探讨不同测量基下的结果。 第二章：量子比特与量子门 量子比特（Qubit）的定义： 在经典比特（0或1）的基础上，正式引入量子比特的概念，并用布洛赫球（Bloch Sphere）来形象地表示量子比特的状态。 量子比特的表示： 学习使用狄拉克符号（Bra-ket notation）来表示量子比特的态，包括基态|0⟩和|1⟩，以及任意叠加态α|0⟩ + β|1⟩。 基本量子门： 介绍构成量子电路的基本单元——量子门。详细讲解单量子比特门，如Pauli门（X、Y、Z）、Hadamard门（H）、相位门（S、T）等，理解它们对量子比特状态的酉变换作用。 多量子比特门： 介绍实现量子比特之间相互作用的关键——多量子比特门，重点讲解受控非门（CNOT门），理解其在纠缠态的产生和量子逻辑操作中的核心地位。 量子电路模型： 学习如何将一系列量子门组合起来，构成量子电路，从而实现特定的量子计算任务。 第二部分：量子信息处理的核心理论 在掌握了量子比特和量子门的基础后，本部分将深入探讨量子信息处理的核心理论，揭示量子计算和量子通信的强大潜力。 第三章：量子算法的奥秘 量子并行性： 解释量子计算机如何利用量子叠加原理，在一次操作中同时处理多个输入，实现“量子并行性”，这是其超越经典计算机的关键优势之一。 不可比拟的优势： 探讨量子算法在特定问题上的指数级或多项式级加速能力，例如在大数分解、数据库搜索、量子模拟等领域。 Shor算法： 详细分析Shor算法，解释其如何高效地进行大数分解，这对现代密码学构成重大威胁，也是驱动量子计算机研发的重要动力。 Grover算法： 介绍Grover算法，说明其如何在无序数据库中实现平方根加速的搜索，及其在优化问题中的应用潜力。 量子傅里叶变换（QFT）： 讲解量子傅里叶变换，理解其在Shor算法等量子算法中的核心作用。 量子模拟： 介绍利用量子计算机模拟其他量子系统的概念，以及其在材料科学、药物研发等领域的重要应用前景。 第四章：量子通信的安全性 量子密钥分发（QKD）： 详细阐述量子密钥分发的基本原理，介绍BB84协议等经典协议，说明如何利用量子力学的基本原理，保证密钥分发的安全性，使其对窃听免疫。 量子隐形传态： 讲解量子隐形传态的概念，理解如何利用量子纠缠，在不实际传输粒子本身的情况下，将一个量子态从一个地点传输到另一个地点。 量子纠错： 讨论量子比特的脆弱性以及在传输和计算过程中易受噪声干扰的问题。介绍量子纠错码的基本思想和编码方法，以提高量子信息的鲁棒性。 量子网络： 展望构建量子网络的前景，讨论如何实现量子信息在不同节点之间的可靠传输和处理，为未来的量子互联网奠定基础。 第三部分：量子信息处理的实践与展望 本部分将从实际应用的角度出发，介绍当前量子信息处理的研究前沿和未来发展趋势，帮助读者了解这一激动人心的领域是如何从理论走向现实的。 第五章：量子计算硬件平台 超导量子比特： 介绍基于超导电路的量子计算技术，分析其优势（如易于集成、可扩展性）和挑战（如对低温环境要求高、相干时间限制）。 离子阱量子比特： 讲解基于捕获离子的量子计算技术，分析其优势（如高保真度、长相干时间）和挑战（如可扩展性）。 光量子计算： 介绍利用光子作为量子比特的技术，分析其优势（如易于传输、室温操作）和挑战（如难以实现强相互作用、高损耗）。 其他平台： 简要介绍半导体量子点、拓扑量子计算等新兴的量子计算硬件平台，展现量子计算技术的多样性。 技术挑战与进展： 讨论当前量子计算硬件在可扩展性、相干性、保真度等方面面临的主要技术挑战，以及最新的研究进展。 第六章：量子信息处理的应用前景 材料科学与化学： 探讨量子计算在模拟分子结构、设计新材料、催化反应等方面的巨大潜力，例如发现更高效的催化剂、设计具有特定性能的新型材料。 药物研发： 阐述量子模拟如何加速新药的发现过程，通过精确模拟药物分子与靶点的相互作用，预测药物疗效，缩短研发周期。 金融建模： 讨论量子算法在金融领域，如投资组合优化、风险评估、期权定价等方面的应用，以及其可能带来的效率提升。 人工智能与机器学习： 展望量子机器学习（QML）的发展，介绍量子算法如何加速机器学习模型的训练，提高模型的准确性和泛化能力。 密码学： 再次强调量子计算对当前公钥密码体制的威胁，并介绍后量子密码学的研究进展，以及量子安全通信的意义。 未来展望： 总结量子信息处理的当前发展态势，展望其在未来科技和社会发展中的关键作用，鼓励读者参与到这一变革性的领域中来。 本书特色： 循序渐进： 从基础概念出发，层层深入，确保读者即使没有量子力学背景也能逐步理解。 理论与实践结合： 不仅讲解理论，还通过对经典量子算法和通信协议的介绍，展现理论的实际应用。 清晰的逻辑结构： 章节之间相互关联，构建完整的知识体系，便于读者系统学习。 丰富的案例分析： 通过具体的例子和实验，帮助读者更直观地理解抽象的量子概念。 前沿性与前瞻性： 涵盖了量子信息处理的最新研究进展和未来发展趋势，为读者提供面向未来的视野。 本书适合作为大学本科生、研究生以及对量子信息处理感兴趣的科研人员和工程师的入门教材和参考读物。通过阅读本书，读者将能够构建起对量子信息处理的全面认知，理解其核心原理，并对其未来的发展方向和潜在应用有一个深入的了解。量子世界的大门已经开启，本书将是您探索这一奇妙领域的绝佳向导。

评分☆☆☆☆☆

《量子图像处理》这本书，刚拿到手的时候，就被它那厚重的纸张和精美的封面设计所吸引。封面上印着“量子”和“图像处理”几个大字，充满了科技感，让人对书中的内容充满了好奇。我本身对量子计算和图像处理这两个领域都有浓厚的兴趣，所以这本书对我来说简直是雪中送炭。我最期待的是书中能否详细介绍量子算法在图像处理中的具体应用，比如量子傅里叶变换如何加速图像的滤波和压缩，或者量子机器学习模型在图像识别和分割方面的优势。我非常希望书中能有一些实际的案例分析，能够将理论知识与实际应用结合起来，让我能够更直观地理解量子图像处理的魅力。此外，作者姜楠是清华大学的教授，这本身就代表着这本书的学术严谨性和专业性。我期待书中能够有清晰的逻辑结构，从基础的量子力学原理讲起，逐步过渡到量子算法的设计，最后再深入到量子图像处理的各个方面。如果书中能够提供一些代码示例，哪怕是伪代码，那将是极大的加分项，方便读者进行实践和验证。总而言之，这本书在我心中已经种下了一颗期待的种子，希望它能在我心中生根发芽，给我带来一次深入的量子图像处理的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

读到《量子图像处理》这本书的书名，我的脑海中立刻浮现出两个截然不同的概念——量子世界的幽灵般的叠加与纠缠，以及我们日常生活中触手可及的像素与色彩。《量子图像处理》这个跨领域的结合，让我感到既新颖又充满挑战。我希望书中能够详细阐述量子态如何被用来表示和操作图像数据，以及量子逻辑门如何实现对这些数据的变换。我特别好奇，书中是否会讨论量子傅里叶变换在图像滤波、边缘检测等方面的优势，或者量子搜索算法在图像检索中的应用。此外，鉴于量子计算机本身还在发展之中，我希望书中能够对当前量子硬件的局限性进行讨论，以及如何设计能够在不同类型的量子计算机上运行的图像处理算法。作者姜楠教授的背景，让我相信这本书的内容一定非常扎实。我期待这本书能够帮助我理解量子图像处理的理论基础，同时也能够为我提供一些关于如何设计和实现量子图像处理算法的实用指导，哪怕是从理论层面。这本书能否成为我理解这个前沿领域的敲门砖，我充满期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对图像信号处理有着长期关注的科研人员，我一直密切关注着计算范式的革新对传统领域的影响。经典计算的摩尔定律似乎正在放缓，而量子计算的崛起，无疑为解决一些经典计算难以企及的复杂问题提供了新的思路。《量子图像处理》这本书，正好填补了我在这方面知识体系中的一个空白。我非常好奇，书中是如何将量子信息理论与图像的几何、拓扑、纹理等特征相结合的。比如，量子比特能否以更紧凑、更高效的方式来编码图像信息？量子门操作能否实现比经典逻辑门更强大的图像变换？我尤其关注书中是否会涉及量子退火、量子绝热演化等量子优化算法在图像去噪、图像修复、或者特征提取方面的应用。此外，这本书由清华大学出版社出版，并由姜楠教授撰写，这让我对其学术深度和前沿性充满信心。我期待书中能够有扎实的数学推导和严谨的算法分析，能够帮助我理解量子图像处理背后的数学原理和物理基础。如果书中还能提及一些最新的研究成果和未解决的问题，那对我来说将是莫大的启发，能帮助我确定未来的研究方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，如同一颗投入平静湖面的石子，激起了我内心深处的涟漪。我一直认为，技术的发展往往是跨学科融合的产物，而量子力学与图像处理的结合，无疑是一个极具想象力的方向。我非常想知道，书中是如何在“量子”这个微观世界的奇妙法则与“图像处理”这个宏观视觉世界的现实需求之间建立桥梁的。是不是可以通过量子现象来模拟人眼的视觉感知过程？或者，利用量子纠缠来实现图像信息的高效传输和加密？我更希望书中能够提供一些启发性的思考，比如，量子计算是否能够突破经典算法在处理大规模、高维图像数据时的计算复杂度瓶颈。我期待书中能有一些具体的算法设计，能够展现量子并行性和量子叠加性如何在图像的分析、增强、或者生成任务中发挥作用。例如，对于那些计算量巨大的图像分割或目标检测任务，量子算法是否能带来指数级的加速？这本书能否让我跳出经典的思维框架，去构思全新的、基于量子原理的图像处理策略？我热切地希望这本书能够为我提供这样的视角和工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑为我打开了一扇通往前沿科技的大门。我一直觉得，随着计算能力的飞速发展，传统的图像处理方法已经逐渐触及瓶颈，而量子计算的出现，似乎预示着一个全新的时代。这本书的标题《量子图像处理》，让我立刻联想到了那些科幻电影中的场景——通过量子纠缠实现瞬间的图像传输，或者利用量子叠加态进行超高速的图像分析。虽然我知道这可能只是美好的想象，但现实中的量子图像处理，肯定也蕴含着巨大的潜力。我特别想了解，量子计算在处理大规模、高分辨率图像时，相比经典计算能带来多大的性能提升。例如，在医学影像分析、遥感图像处理、或者自动驾驶的视觉系统中，量子算法能否显著缩短处理时间，提高识别精度？书中是否会讨论量子比特的特性如何影响图像数据的表示和操作？我非常渴望书中能提供一些前瞻性的思考，展望量子图像处理未来的发展方向，以及可能面临的技术挑战。毕竟，这是一个相对新兴的领域，深入的理论探讨和对未来发展的洞察，对于我们这些爱好者和从业者来说，至关重要。这本书能否成为指引我们前行的灯塔，让我拭目以待。