量子图像安全保密关键技术研究

Quantum computer is an inevitable stage in the development process of computer. Quantum information, especially quantum media information, will have important researching value in the era of quantum computer. Security for quantum images is a key issue that cannot be evaded in quantum media processing technology. Taking the encryption security of quantum images as the applied background, this project studies the method of quantum image with low preparation complexity and high applicability. Based on it, the project designs quantum image processing algorithms which service quantum image encryption. Selective encryption for quantum images and polynomial and visual cryptography based quantum image secret sharing will be further researched. Moreover, the project will establish the evaluation index system for quantum image encryption algorithm to provide the evaluation criterion for the future study of encryption schemes. The project focuses on the key issues about the quantum image representation with low circuit designing complexity and high applicability, the halftone of quantum color image, the logic operation of quantum state and the noise superposition of quantum image. The research establishes the foundation for quantum media processing technology.

量子计算机是计算机发展历程的必经阶段。量子信息，尤其是量子媒体信息在量子计算机时代将具有重要的研究价值。量子图像的安全保密问题是量子媒体处理技术中不可回避的关键问题。本项目以量子图像的加密安全为应用背景，研究低制备复杂度和高适用性的图像表示方法，并以此为基础设计服务于量子图像加密技术的量子图像处理算法，进而开展量子图像选择性加密算法和基于多项式及视觉密码的量子图像秘密分享算法研究。此外，还将建立量子图像加密算法的评价指标体系，为今后的加密算法研究提供评价标准。本项目将重点解决低线路设计复杂度和高适用性的量子图像表示、量子彩色图像半色调、量子态逻辑运算和量子图像噪声叠加等关键问题。为量子媒体处理技术的发展奠定研究基础。

量子计算机是计算机发展历程中的必经阶段，量子信息，尤其是量子媒体信息在量子计算机时代将具有重要的研究价值。量子图像的安全保密问题是量子媒体处理技术中不可回避的关键问题。本项目以量子图像的加密安全为应用背景，首先提出了改进的灵活的量子图像表示方法（IFRQI），量子噪声图像制备方法和量子视频表示方法（QVNEQR）。所提出的量子图像和视频表示方法具有更低的制备复杂度和计算的灵活性、可以表示任意尺寸的量子图像，因此在量子图像处理和安全算法研究中具有更大的灵活性和适用性。其次，在量子图像和量子视频表示的基础上，完成了量子图像和量子视频的的处理算法：插值、置乱和帧运动检测。为进一步研究量子图像安全加密的提供支持。然后，设计了基于受控XOR和改进的逻辑混沌映射的量子图像和量子视频加密技术、并将其应用到量子图像秘密方法中。最后建立了量子图像处理、加密和秘密分享的量化评价体系，为量子图像算法研究提供保障。在项目的资助下，发表科研论文12篇（7篇SCI，4篇EI），培养博士研究生2名，硕士研究生3名，本科毕业生5名，为未来量子信息及量子媒体处理奠定研究基础。