As the availability of imagery data continues to swell, so do the demands on transmission, storage and processing power. Processing requirements to handle this plethora of data is quickly outpacing the utility of conventional processing techniques. Transitioning to quantum processing and algorithms that offer promising efficiencies over conventional methods can address some of these issues. However, to make this transformation possible, fundamental issues of implementing real time Quantum algorithms must be overcome for crucial processes needed for intelligent analysis applications. For example, consider edge detection tasks which require time-consuming acquisition processes and are further hindered by the complexity of the devices used thus limiting feasibility for implementation in real-time applications. Convolution is another example of an operation that is essential for signal and image processing applications, where the mathematical operations consist of an intelligent mixture of multiplication and addition that require considerable computational resources. This paper studies a new paired transform-based quantum representation and computation of one-dimensional and 2-D signals convolutions and gradients. A new visual data representation is defined to simplify convolution calculations making it feasible to parallelize convolution and gradient operations for more efficient performance. The new data representation is demonstrated on multiple illustrative examples for quantum edge detection, gradients, and convolution. Furthermore, the efficiency of the proposed approach is shown on real-world images.


翻译:由于图像数据的提供继续增加,对传输、储存和处理能力的需求也继续增加。处理这种大量数据的处理要求迅速超过常规处理技术的效用。向量子处理和算法的过渡,能够比常规方法带来有希望的效率,可以解决其中的一些问题。然而,为了使这种转变成为可能,在智能分析应用所需的关键程序方面,必须克服实施实时量子算法的根本问题。例如,考虑需要耗时获取过程的边缘探测任务,并且由于所用装置的复杂性而进一步阻碍实时应用实施的可行性。演进是信号和图像处理应用所必不可少的另一个行动的例子,在这种行动中,数学操作包括智能的乘法和加法混合,需要大量的计算资源。本文研究的是新的基于变换的量表和计算一维和二维信号的波变和梯度。新的视觉数据表示方式是为了简化变相计算,从而有可能将同变相和梯度操作平行地进行更有效率的性工作。新的数据表示方式展示了用于量子边缘探测、梯度探测、梯度和变异性图像的多种真实性示例。

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