- عنوان کتاب: Quantum Image Processing in Practice
- نویسنده: Artyom M. Grigoryan
- حوزه: پردازش تصویر
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 304
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 13.7 مگابایت
دنیای مدرن شاهد کاربردهای قابل توجهی در زمینه پویای پردازش تصویر بوده است، جایی که عملیات تبدیل یک تصویر برای بهبود آن یا استخراج اطلاعات حیاتی است. این یک زمینه پر جنب و جوش و متنوع است که کاربردهای مختلفی مانند تشخیص چهره، تقسیم بندی و فشرده سازی تصویر، کاهش نویز و موارد دیگر را در بر می گیرد. این برنامه ها به تکنیک های پیچیده ای برای تبدیل، بهبود و استخراج اطلاعات تصویر نیاز دارند. با این حال، این تکنیک ها همچنین نیازمند منابع محاسباتی قابل توجهی برای ذخیره سازی و پردازش تصویر هستند که چالش های مهمی را برای مقیاس پذیری و کارایی ایجاد می کند. بنابراین، نیاز اساسی به روشهای پیشرفتهتر و نوآورانهتر برای مدیریت اطلاعات بصری وجود دارد. از سوی دیگر، محاسبات کوانتومی یک رویکرد احتمالی را برای نمایش اطلاعات کلاسیک با استفاده از روشهای نظریه کوانتومی تعریف میکند. محاسبات کوانتومی یک رویکرد احتمالی و موازی برای محاسبات ارائه می دهد که اساساً با رویکرد قطعی و ترتیبی محاسبات کلاسیک متفاوت است. واحد اصلی اطلاعات کوانتومی، کیوبیت، میتواند در برهمنهی دو حالت تا زمانی که اندازهگیری شود وجود داشته باشد، که موازیسازی و درهم تنیدگی کوانتومی را ممکن میسازد. این پدیدههای کوانتومی میتوانند برای کارهای محاسباتی خاص، مانند فاکتورگیری اعداد بزرگ، جستجو در پایگاههای داده مرتبنشده، شبیهسازی سیستمهای کوانتومی و حل سیستمهای خطی معادلات، سرعتهای تصاعدی و امنیت را افزایش دهند. پردازش تصویر کوانتومی (QIP) شاخهای تحقیقاتی از اطلاعات و محاسبات کوانتومی است که هدف آن بهرهبرداری از مزایای محاسبات کوانتومی برای پردازش تصویر است. QIP چگونگی رمزگذاری و پردازش تصاویر را با استفاده از نمایشها و عملیاتهای مختلف تصویر کوانتومی در یک کامپیوتر کوانتومی مطالعه میکند. QIP این پتانسیل را دارد که از پردازش تصویر کلاسیک از نظر سرعت محاسبات، امنیت و حداقل نیازهای ذخیره سازی بهتر عمل کند. با این حال، QIP همچنین با چالشها و سوالات باز زیادی مانند برتری کوانتومی، خواندن دادههای کلاسیک، اندازهگیری، تصحیح نویز و خطا، مقیاسپذیری و سازگاری و اجرای عملی الگوریتمها و مدارهای QIP مواجه است. در این کتاب، ما مقدمه ای جامع برای QIP ارائه می دهیم که مبانی نظری، پیشرفت های روش شناختی، تصویربرداری رنگی کواترنیون و کاربردهای عملی QIP را پوشش می دهد. ما نمایشهای تصویر کوانتومی موجود و عملیات آنها، مانند تبدیلهای هندسی، تبدیلهای رنگی، فیلتر کردن و بهبود را توصیف میکنیم. ما همچنین موضوعات و کاربردهای در حال ظهور QIP، مانند فیلتراسیون تصویر کوانتومی در حوزه فرکانس، کانولوشن، و تبدیلهای واحد سریع را بررسی میکنیم. ما وضعیت فعلی تحقیقات QIP را مورد بحث قرار میدهیم، به بحثها و فرصتها و همچنین چالشها و جهتگیریهای آینده QIP میپردازیم. ما الگوریتمها و مدارهای QIP را با مثالهای دقیق، نمودارها و تکههای کد با استفاده از چارچوب Qiskit نشان میدهیم. ما همچنین تمرین ها و منابعی را برای یادگیری و تحقیق بیشتر ارائه می دهیم.
The modern world has witnessed remarkable applications in the dynamic field of image processing, where operations transform an image to enhance it or extract vital information. It is a vibrant and diverse field encompassing various applications, such as facial recognition, image segmentation and compression, noise reduction, and more. These applications require sophisticated techniques to transform, enhance, and extract image information. However, these techniques also demand substantial computational resources for image storage and processing, which pose significant challenges for scalability and efficiency. Therefore, there is a critical need for more advanced and innovative methods to handle visual information. On the other hand, quantum computing defines a probabilistic approach to represent classical information using methods from quantum theory. Quantum computing offers a probabilistic and parallel approach to computation, which differs fundamentally from the deterministic and sequential approach of classical computing. The basic unit of quantum information, the qubit, can exist in a superposition of two states until measured, which enables quantum parallelism and entanglement. These quantum phenomena can provide exponential speedups and enhanced security for specific computational tasks, such as factoring large numbers, searching unsorted databases, simulating quantum systems, and solving linear systems of equations. Quantum image processing (QIP) is a research branch of quantum information and computing that aims to exploit the advantages of quantum computing for image processing. QIP studies how to encode and process images using various quantum image representations and operations in a quantum computer. QIP has the potential to outperform classical image processing in terms of computing speed, security, and minimum storage requirements. However, QIP also faces many challenges and open questions, such as quantum superiority, reading the classical data, measurement, noise and error correction, scalability and compatibility, and the practical implementation of QIP algorithms and circuits. In this book, we provide a comprehensive introduction to QIP, covering the theoretical foundations, methodological developments, quaternion color imaging, and practical QIP applications. We describe the existing quantum image representations and their operations, such as geometric transformations, color transformations, filtering, and enhancement. We also explore the emerging topics and applications of QIP, such as quantum image filtration in the frequency domain, convolution, and fast unitary transforms. We discuss the current state of QIP research, addressing the controversies and opportunities, as well as the challenges and future directions of QIP. We illustrate the QIP algorithms and circuits with detailed examples, diagrams, and code snippets using the Qiskit framework. We also provide exercises and references for further learning and research.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Quantum Image Processing in Practice
نظرات کاربران