量子图像处理 9787302422679 清华大学出版社 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：29903271979

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：量子图像处理

定价：39.00元

作者：姜楠

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787302422679

字数：232

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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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。

内容提要

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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。

目录

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作者介绍

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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。

文摘

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序言

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《量子图像处理》：解锁超乎想象的视觉信息奥秘 我们生活在一个信息爆炸的时代，图像作为信息传递的重要载体，其重要性日益凸显。从医学影像诊断到遥感监测，从安防监控到虚拟现实，再到日新月异的科学研究，我们对图像的认知、分析和处理能力，直接关系到我们能否有效捕捉、理解和利用海量视觉信息。然而，传统的图像处理方法在面对海量、高维度、复杂化甚至不确定性的图像数据时，往往显得力不从心，其计算效率和处理精度都面临严峻的挑战。 正是在这样的背景下，《量子图像处理》一书应运而生，它旨在以前所未有的视角，将革命性的量子计算理论与精妙绝伦的图像处理技术相结合，为我们描绘出一幅充满无限可能性的未来图景。本书并非简单地将现有图像处理算法移植到量子计算机上，而是深度挖掘量子力学特有的叠加、纠缠、干涉等原理，创造性地设计和构建全新的量子图像处理模型、算法和框架，从而在理论和实践层面，为解决传统方法难以逾越的瓶颈问题提供一条全新的、具有颠覆性的道路。 穿越微观世界的奇点：量子计算赋能图像处理的宏伟蓝图 本书的基石在于深入浅出地阐释量子计算的核心概念及其与图像处理的天然契合点。量子比特（qubit）作为信息的基本单元，与经典比特不同，它能够同时处于0和1的叠加态，这意味着一个量子寄存器能够同时表示指数级的经典状态。这一特性为并行处理海量图像数据提供了前所未有的可能。例如，在图像的特征提取过程中，传统的算法需要逐一计算每个像素点的特征，而量子算法则可以利用叠加态，同时并行地对图像的多个区域或多个特征进行计算，极大地缩短了处理时间。 更令人惊叹的是量子纠缠。当两个或多个量子比特处于纠缠态时，它们的状态是相互关联的，无论它们相距多远。这种“幽灵般的超距作用”为图像信息之间复杂的、非局部的关联分析提供了强大的工具。在图像去噪、图像分割、目标识别等任务中，不同区域的像素之间可能存在复杂的依赖关系。量子纠缠可以有效地捕捉和利用这些深层关联，从而实现更准确、更鲁棒的图像分析。 此外，量子干涉机制则为量子算法的设计提供了巧妙的路径。通过控制量子比特的演化，使其按照特定的方式进行干涉，可以放大正确结果的概率，同时抑制错误结果的出现。这种“概率性的计算”虽然看似抽象，但在设计用于求解优化问题或搜索特定模式的量子图像处理算法时，却能展现出惊人的效率。 量身定制的量子算法：突破传统图像处理的边界 《量子图像处理》一书并非停留在理论的层面，而是着重于构建一系列切实可行的量子图像处理算法，它们针对图像处理的各个关键环节，展现出远超经典算法的潜力： 量子图像表示与编码： 如何将经典的图像信息高效地映射到量子态是量子图像处理的首要挑战。本书将深入探讨多种量子图像编码方案，例如利用量子振幅编码、量子相位编码等，将像素的灰度值、颜色信息、空间位置等映射到量子比特的状态上，为后续的量子计算做好准备。这相当于为图像数据找到了一个更“紧凑”、更“高效”的“量子存储”方式。 量子图像变换： 传统的图像处理中，傅里叶变换、小波变换等是常用的图像分析工具。本书将介绍量子版本的这些变换，例如量子傅里叶变换（QFT）及其在图像压缩、特征提取等方面的应用。量子傅里叶变换在某些情况下能够比经典傅里叶变换指数级地加速，为高分辨率图像的频域分析带来革命性的突破。 量子图像滤波与增强： 图像滤波是去除噪声、平滑图像的关键步骤。本书将探索如何利用量子算符设计能够执行高斯滤波、中值滤波等操作的量子算法。更重要的是，针对传统方法难以处理的复杂噪声，量子算法有望通过其并行处理能力和对数据整体性质的把握，实现更精准、更有效的去噪。在图像增强方面，本书还将介绍如何利用量子算法来调整图像的对比度、亮度，突出重要细节，提高图像的可视化效果。 量子图像分割与目标检测： 将图像划分为不同的区域或识别出特定的目标是计算机视觉的核心任务。本书将深入研究基于量子算法的图像分割方法，例如利用量子聚类算法（如量子K-means）来对图像像素进行分组，或者利用量子搜索算法（如Grover算法）来加速目标在图像中的搜索过程。这些方法有望在处理大规模、高维度的图像数据集时，展现出显著的效率优势。 量子图像识别与分类： 识别图像中的物体、场景或模式是人工智能的重要组成部分。本书将介绍如何将深度学习中的神经网络模型与量子计算相结合，构建量子神经网络，用于图像识别和分类。例如，利用量子受限玻尔兹曼机（QRBM）或量子卷积神经网络（QCNN），能够更有效地学习图像中的复杂特征，并实现更准确的分类。 量子图像加密与安全： 随着图像数据的广泛应用，其安全性问题也日益突出。本书将探讨如何利用量子密钥分发（QKD）等量子通信技术，为图像数据提供更高级别的安全保障。同时，也将介绍基于量子计算的图像加密算法，例如利用量子傅里叶变换或量子混沌系统来生成高安全性的密钥，从而实现对图像信息的有效保护。 拥抱颠覆性变革：理论创新与实践探索的双重驱动 《量子图像处理》一书的编写，是理论创新与实践探索紧密结合的产物。本书不仅严谨地阐述了量子计算的数学原理，更重要的是，它将这些原理与图像处理的实际需求相结合，提出了一系列具有开创性的算法设计思路。在内容上，本书力求做到： 理论严谨与直观易懂并存： 无论是量子计算的数学框架，还是量子图像处理的算法细节，都将以严谨的数学推导为基础，同时辅以形象的比喻和生动的图示，帮助读者理解这些相对抽象的概念。 算法新颖与应用前景广阔： 书中提出的量子图像处理算法，旨在解决现有技术面临的瓶颈，并为未来在生物医学成像、自动驾驶、天文学、材料科学等诸多领域的应用奠定坚实的基础。 前沿技术与未来展望结合： 本书不仅介绍当前量子图像处理的研究进展，还将展望未来的发展趋势，探讨量子计算机硬件的发展对图像处理带来的影响，以及量子图像处理在解决更复杂、更具挑战性的问题中的巨大潜力。 迎接量子时代的黎明：为视觉信息处理注入澎湃动力 《量子图像处理》一书，是献给所有对前沿科技充满好奇、对视觉信息处理的未来充满期待的读者们的珍贵礼物。它不仅为计算机科学家、人工智能研究者、物理学家等专业人士提供了一个深入了解量子图像处理领域的全新视角，更为那些希望站在技术前沿、探索未知领域的年轻人指明了方向。 本书的内容，将带领读者深入探索量子世界的神奇力量，理解如何利用叠加、纠缠、干涉等量子特性，构建出超越经典计算极限的图像处理算法。从量子图像编码的精妙，到量子图像变换的加速，再到量子图像分割、识别乃至加密的革新，本书将一步步揭示量子计算如何为我们打开一个全新的视觉信息处理时代。 本书所涵盖的知识，将帮助读者深刻理解量子图像处理的核心理论，掌握设计和实现量子图像处理算法的基本方法，并对该领域未来的发展趋势有清晰的认识。它将激发读者对量子计算在图像处理领域应用的无限想象，并为解决现实世界中面临的诸多图像处理挑战提供强大的理论支撑和潜在的技术解决方案。 这是一次穿越微观世界的奇妙旅程，一次对视觉信息处理边界的极致探索。阅读《量子图像处理》，你将有机会成为解锁未来视觉信息奥秘的先驱者，为人工智能、科学研究以及人类对世界的认知，注入一股前所未有的强大动力。这本书，不仅是对现有知识的总结，更是对未来技术的启迪，是一份通往量子计算与图像处理深度融合时代的宝贵指南。

评分☆☆☆☆☆

《量子图像处理》这本书，我主要将其视为一种“前瞻性的参考”。它并没有直接告诉我如何去“做”图像处理，而是展现了量子计算为图像处理带来的全新视角和潜在的突破点。我理解到，利用量子比特来编码图像信息，以及通过量子门来实现图像的变换和分析，这是一种全新的范式。例如，书中可能提到的量子成像技术，或者利用量子机器学习算法来进行图像分类。这些概念对我来说，还比较抽象，但我从中看到了图像处理领域未来发展的方向，以及人工智能与量子计算相结合的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我更多的是在“仰望”。里面的内容，对我来说，是一种高度抽象的理论探讨。我不是这方面的专家，也对量子力学了解有限，所以很多关于量子纠缠、量子叠加在图像处理中的应用，我只能是“点点头”表示理解，但具体如何实现，我完全没有概念。书中可能描绘了如何利用量子算法来加速图像的检索，或者如何提高图像的信噪比。这些设想非常激动人心，但也让我认识到，要掌握这些技术，需要非常深厚的专业背景和长期的实践积累。

评分☆☆☆☆☆

拿到《量子图像处理》这本书，我最大的感受就是“望洋兴叹”。里面的内容，对我来说，就像是一本天书。我花了很长时间去翻阅，试图捕捉一些核心的脉络，但那些复杂的公式和概念，让我感到力不从心。我尝试去理解量子隐形传态在图像信息传输中的可能性，以及量子纠缠如何在图像特征提取中发挥作用。这些理论性的描述，虽然极具吸引力，但缺乏实际操作的指导，让我难以将其与我所理解的“图像处理”联系起来。这本书，更像是一篇为专家准备的论文集，而非面向大众的教材。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《量子图像处理》这本书，对我而言，更多的是一种“精神上的洗礼”而非“知识上的填补”。我并非是图像处理领域的专业人士，对量子力学也仅有浅显的了解。因此，我更多地是从宏观上感受这本书所传递的思维方式和研究方向。书中描绘的量子算法在图像识别、降噪、特征提取等方面的潜在优势，让我看到了信息处理领域未来的无限可能。但要真正掌握其中的技术细节，我明白这需要长期的学习和深入的研究。这本书，更像是一块引路石，指引我去探索那个更加深邃的量子世界。

评分☆☆☆☆☆

《量子图像处理》这本书，带给我的感觉是，我正站在一个巨大的知识宝库的门前，但门上的锁非常复杂。我能看到里面闪烁着智慧的光芒，比如如何利用量子态的特性来更有效地表示和处理图像信息，或者如何构建量子图像滤波器来去除噪声。但具体的“钥匙”在哪里，如何打开这扇门，我还没有找到。书中涉及的数学模型和算法，对我来说，像是一种高深的语言，我只能偶尔捕捉到一些熟悉的词汇，但整体的含义，还需要我进一步去学习和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我还在“初步探索”阶段。它带来的最大震撼，是颠覆了我对图像处理的传统认知。过往，我习惯于从像素、滤波器、卷积核等经典算法的角度去理解图像操作。而《量子图像处理》则将我带入了一个完全不同的维度，在那里，信息不再是简单的数值，而是承载着更多可能性和复杂性的量子态。我尝试去理解量子傅里叶变换在图像压缩或去噪中的应用，以及量子退火算法在图像分割中的潜在优势。这些概念听起来非常“高大上”，但要将它们转化为实际可操作的技术，我深知还有很长的路要走。

评分☆☆☆☆☆

《量子图像处理》这本书，我拿到手已经有一段时间了，但说实话，这本书的内容，我暂时还没有完全消化。它给我最深刻的感受是，这绝对是一本面向有一定基础的读者的书，并不是那种可以随便翻翻就能懂的科普读物。里面的概念和理论，需要你静下心来，一点一点地去啃。我承认，有些章节我读起来是比较吃力的，需要反复琢磨，甚至还要去查阅一些相关的数学和物理背景知识。比如，书中涉及到的量子纠缠、量子叠加等概念，在解释图像处理的原理时，会带来一些非常新颖的视角，但也正是因为这些视角，我需要投入更多的精力去理解其背后的逻辑。

评分☆☆☆☆☆

《量子图像处理》这本书，我将其视为一本“未来科技指南”。它并没有教我如何当下就能使用的图像处理技巧，而是向我展示了一个全新的、由量子力学驱动的图像处理世界。我理解到，利用量子叠加和纠缠的特性，可以实现比经典算法更高效的图像分析和处理。例如，书中可能探讨了如何利用量子计算来加速复杂的图像识别任务，或者如何实现更精细的图像重建。这些概念对我来说，依然是相对前沿和抽象的，但它无疑为我打开了一个新的视野，让我看到了图像处理技术的无限可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书，对我来说，更像是一次“思想实验”。它让我跳出了传统的图像处理框架，去思考量子力学如何能够革新这个领域。我读到了一些关于量子傅里叶变换在图像压缩上的应用，以及量子态作为图像特征的表示方式。这些概念让我意识到，我们对于“信息”的理解，在量子世界里是完全不同的。虽然具体的算法和数学推导，我还在努力理解，但书中描绘的宏伟蓝图，已经让我对未来的图像处理技术充满了敬畏和好奇。

评分☆☆☆☆☆

这次拿到《量子图像处理》这本书，我的心情真是五味杂陈。一方面，它代表了前沿的科技领域，让我对未来的图像处理技术充满了好奇和期待。另一方面，阅读过程中的挑战也确实不小。很多数学公式和理论推导，对于我这个非科班出身的读者来说，是一道道难以逾越的鸿沟。我尝试着去理解那些与经典图像处理截然不同的量子方法，例如如何利用量子态来表示图像信息，以及量子门操作如何在量子域实现图像变换。每一次理解一个新概念，都像是在探索一个未知的宇宙，既兴奋又感到自身的渺小。