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《中南大学》 2007年
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量子衍生图像处理方法的研究

谢可夫  
【摘要】: 量子衍生方法研究如何借鉴和利用量子理论的基本概念、原理和公理化数学体系来建立在当前计算机上实现的、用于解决某些具体问题的新方法或改进方法。量子衍生图像处理方法是量子衍生方法在图像处理领域的拓展,它为该领域的理论研究和技术实现提供了一种新的观念和思路。 本文将量子理论作为一种基于量子力学基本假设集的公理化数学体系,应用该体系的数学原理创建和描述了所提出的各种图像处理方法。具体内容包括: 应用量子态叠加和测量原理,改造传统的数学形态学。本文提出并构造用于形态运算的一种新的结构元素,即叠加态结构元素,并构造了基于叠加态结构元素的坍缩形态学运算。在坍缩形态学运算中,叠加态结构元素可随移动位置的改变调整其大小和形状,这种调整通过一个测量算子对叠加态结构元素的测量来实现。本文提出了一种根据图像局部特征生成测量算子的方法,在此基础上建立了图像的自适应形态滤波和自适应形态学边缘检测方法。计算机仿真结果表明,这种自适应形态滤波比传统的形态滤波有更强的噪声滤除能力,成功地解决了传统的形态滤波算法中结构元素的选择问题;自适应形态学边缘检测方法可以不需要预滤波,直接地从受噪声污染的图像中检测出图像的边缘信息,避免了传统处理方式中预滤波对图像边缘的破坏。 提出了一种自适应图像中值滤波方法。在这种自适应中值滤波算法中,模板可根据移动位置之邻域的灰度分布生成。在具体实现时,首先将该邻域内各像素灰度分别转化为量子比特并施加量子门操作,再对变换和操作后的像素进行随机观测使其坍缩生成中值运算模板。由于这种模板与图像的局部特征相适应,因此这种自适应中值滤波方法有更好的滤波效果。本文给出了这种自适应中值滤波方法的数学描述和它的计算机仿真实现。仿真结果表明,这种自适应中值滤波能在更好地保留图像细节同时有效地滤除噪声,而且对噪声的强度不敏感。 利用量子理论公理体系创建新的图像边缘检测方法。本文提出可用量子叠加态来表示图像像素之间的关联,由此像素灰度的变化便表现为量子态的纠缠,因此可用线性厄米算符在量子叠加态中的平均值来判断图像的边缘。理论和计算机仿真实验均证明,这种新的边缘检测方法具有视觉补偿功能,能在图像的高或低灰度区域有效地检测出微弱灰度变化引起的边缘效应。因此该方法更符合机器视觉的要求。在一定的条件下,该方法能退化到基于梯度的边缘检测方法,并且其合理性可由概率理论予以解释。 提出了一种图像智能滤波方法并仿真实现。针对基于模板的非线性图像滤波算法的模板优化问题,本文提出了一种智能图像滤波机制。该机制由学习优化和滤波两个过程构成。通过对样本图像集的学习生成优化模板,再用所得到优化模板对待处理的图像进行非线性滤波。学习优化过程利用量子衍生遗传算法实现,模板被编码成量子染色体,通过随机观测使量子染色体种群坍缩生成候选解集,并利用量子旋转门实现种群的更新。一个智能中值-开-闭滤波仿真实例验证了所提出的智能滤波机制的可行性。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 谢可夫;许悟生;;量子衍生图像分解和边缘检测[J];计算机应用;2013年04期
3 高静波;吴成茂;田小平;;基于清晰度的彩色图像量子增强算法[J];西安邮电学院学报;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 许悟生;基于量子理论的数字图像处理研究[D];湖南师范大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 吕秋霞;张景鸿;;基于神经网络的水果自动分类系统设计[J];安徽农业科学;2009年35期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王锡淮;杨英;肖健梅;;量子遗传算法在物流配送计划中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 韩露;高英杰;;液压挖掘机神经网络控制的研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
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8 王彦磊;滕军;张韧;万齐林;董兆俊;白志鹏;;自组织网络与广义回归网络耦合的副热带高压指数预测[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
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10 武坚;孙绍何;张峡辉;李相全;王智;;影像替换技术在局部厚云去除中的应用[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙晓华;基于聚类的文本机会发现关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
3 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 宋佩君;相干介质中的量子调控研究[D];华中科技大学;2010年
5 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
6 宋清昆;自适应结构优化神经网络控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
7 岑健;基于人工免疫系统的机组复合故障诊断技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 陈文正;保险公司债券投资研究[D];南开大学;2010年
9 南栋祥;具突变性对象的量子神经网络突变波函数及权重波函数的分析与研究[D];昆明理工大学;2009年
10 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周雪梅;基于颜色和形状特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
3 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
4 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
5 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李华北;基于数字图像技术在土木结构物损伤裂缝检查应用的研究[D];郑州大学;2010年
7 王利明;一种基于PMIPv6的智能辅助高效切换方案[D];郑州大学;2010年
8 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
9 韩亚丽;图像精密测量算法研究[D];郑州大学;2010年
10 宋李江;指纹图像分割算法的研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张葛祥,李娜,金炜东,胡来招;一种新量子遗传算法及其应用[J];电子学报;2004年03期
2 熊焰,陈欢欢,苗付友,王行甫;一种解决组合优化问题的量子遗传算法QGA[J];电子学报;2004年11期
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4 朱大奇;桑庆兵;;光电雷达电子部件的量子神经网络故障诊断算法[J];电子学报;2006年03期
5 郭巍;张平;陈曦;朱良;;基于双密度双树复数小波变换的合成孔径雷达图像降噪研究[J];电子学报;2009年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李玲玲;像素级图像融合方法研究与应用[D];华中科技大学;2005年
2 陈守水;基于偏微分方程的图像降噪及质量评价研究[D];上海交通大学;2008年
3 侯建华;基于小波及其统计特性的图像去噪方法研究[D];华中科技大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 胡斌;小波阈值去噪及其在数字图像相关中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
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3 韩亮;量子信号处理与量子信息在多用户检测中的应用研究[D];中国计量科学研究院;2007年
4 胡国浩;SAR图像相干斑抑制方法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 张俊生;王明泉;侯慧玲;陈志强;;一种鲁棒的低对比度图像预处理算法[J];电子科技;2012年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 许悟生;基于量子理论的数字图像处理研究[D];湖南师范大学;2013年
2 吴茜;量子灰度图像研究及应用[D];华东交通大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 胡茂海,陶纯堪,卞松龄,高万荣,杨晓春;VC++环境下激光共焦扫描显微镜的成像实现[J];应用光学;2001年01期
7 何志彪;张新访;童敏;王同洋;周济;朱光喜;;基于IC卡的图像模糊增强算法的研究[J];计算机科学;2001年10期
8 林阿岚;;17英寸图像美工专用传统显示器 Acer P791[J];电子测试;2001年05期
9 林松涛,范成博,张钢;数字化图书馆建设中数码图像的滤波处理[J];计算机应用;2003年02期
10 郭晓锋,刘文田;基于图像处理的羽毛自动分拣系统[J];现代电子技术;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张春霞;魏小林;阳德志;王阳;盛宏至;;内旋流流化床内异重颗粒横向扩散系数的试验研究[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 张东梅;车载平台变形测量技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
7 刘斌;微小三维尺寸自动光学检测系统的关键技术研究[D];天津大学;2010年
8 王保平;基于模糊技术的图像处理方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
9 石永华;基于视觉传感的药芯焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统[D];华南理工大学;2001年
10 王明祥;独立分量分析方法及在图像处理中的应用研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹洋;基于图像处理的摇表读数系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 谢虎;基于CCD图像处理的汽车主动安全系统的研究[D];东北大学;2008年
3 裴暑云;基于嵌入式ARM的图像处理的物料分级系统的研究[D];武汉工业学院;2010年
4 朱杰;数字图像处理技术在螺纹检测中的应用研究[D];河北科技大学;2010年
5 陈帅;基于图像处理的监控时延自动化测试系统[D];南京理工大学;2012年
6 汤婵;图像处理课程学习平台的设计与开发[D];华东师范大学;2010年
7 王娜;基于图像处理的玉米叶部病害识别研究[D];石河子大学;2009年
8 陈亭;基于IDL的水质污染监测可视化设计与实现[D];电子科技大学;2010年
9 崔明;焊缝光纹快速提取算法研究[D];沈阳大学;2010年
10 孟宣宣;基于高速摄像技术的光纤激光焊接过程研究[D];华中科技大学;2011年
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