This paper proposes a quantum computing-based algorithm to solve the single image super-resolution (SISR) problem. One of the well-known classical approaches for SISR relies on the well-established patch-wise sparse modeling of the problem. Yet, this field's current state of affairs is that deep neural networks (DNNs) have demonstrated far superior results than traditional approaches. Nevertheless, quantum computing is expected to become increasingly prominent for machine learning problems soon. As a result, in this work, we take the privilege to perform an early exploration of applying a quantum computing algorithm to this important image enhancement problem, i.e., SISR. Among the two paradigms of quantum computing, namely universal gate quantum computing and adiabatic quantum computing (AQC), the latter has been successfully applied to practical computer vision problems, in which quantum parallelism has been exploited to solve combinatorial optimization efficiently. This work demonstrates formulating quantum SISR as a sparse coding optimization problem, which is solved using quantum annealers accessed via the D-Wave Leap platform. The proposed AQC-based algorithm is demonstrated to achieve improved speed-up over a classical analog while maintaining comparable SISR accuracy.


翻译:本文提出了一种基于量子计算的算法来解决单图像超分辨率(SISR)问题。经典SISR方法中,一种广为人知的方法是依赖于对该问题进行成熟的基于图像块的稀疏建模。然而,当前该领域的现状是,深度神经网络(DNN)已展现出远优于传统方法的性能。尽管如此,量子计算预计将在不久的将来在机器学习问题中变得日益重要。因此,在本工作中,我们有幸尝试将量子计算算法应用于这一重要的图像增强问题,即SISR。在量子计算的两种范式——通用门量子计算和绝热量子计算(AQC)中,后者已成功应用于实际计算机视觉问题,其中利用量子并行性高效地解决组合优化问题。本研究展示了如何将量子SISR问题形式化为一个稀疏编码优化问题,并通过D-Wave Leap平台访问量子退火器进行求解。实验证明,所提出的基于AQC的算法在保持与经典模拟方法相当的SISR精度的同时,能够实现加速提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

Python图像处理,366页pdf,Image Operators Image Processing in Python
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
VIP会员
最新内容
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
4+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
5+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
8+阅读 · 7月19日
相关VIP内容
Python图像处理,366页pdf,Image Operators Image Processing in Python
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员