基于Grover量子搜索算法的MD5碰撞攻击模型

1

作者 张兴兰 李登祥 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2024年第8期1210-1219,共10页

量子计算天然的并行性使其在密码学领域具有巨大潜力,而在信息安全领域,Hash函数的安全性至关重要。因此,后量子密码学概念的提出使得Hash函数在后量子时代的研究价值凸显。文章提出了一种基于Grover量子搜索算法的MD5碰撞攻击模型,运... 量子计算天然的并行性使其在密码学领域具有巨大潜力,而在信息安全领域,Hash函数的安全性至关重要。因此,后量子密码学概念的提出使得Hash函数在后量子时代的研究价值凸显。文章提出了一种基于Grover量子搜索算法的MD5碰撞攻击模型,运用模差分分析法,通过对输入的量子叠加态进行约束搜索以找到满足碰撞条件的目标态,再根据差分构造出与之相碰撞的消息。此外,文章探讨了量子搜索算法中的迭代过程及其关键操作,设计了相应的Oracle黑盒的量子线路,并对其进行性能分析,结果表明,与经典算法相比,该模型显著降低了攻击的计算复杂度,为后量子密码时期Hash函数的研究提供了新的思路和方法,也为防御此类攻击提供了有益参考。 展开更多

关键词 量子计算 碰撞攻击 GROVER量子搜索算法 MD5算法

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Grover量子搜索算法在“嵩山”超级计算机系统中的模拟 被引量：1

2

作者 杜帅岐 刘晓楠 +1 位作者 廉德萌 刘正煜 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第9期96-102,共7页

量子计算凭借其叠加性和纠缠性,具有强大的并行计算能力。然而,目前的量子计算机不能在保证大规模量子比特处于稳定叠加态的同时,进行干涉、纠缠等量子操作。因此,当前研究和推动量子计算的有效途径是使用经典计算机模拟量子计算。Grove... 量子计算凭借其叠加性和纠缠性,具有强大的并行计算能力。然而,目前的量子计算机不能在保证大规模量子比特处于稳定叠加态的同时,进行干涉、纠缠等量子操作。因此,当前研究和推动量子计算的有效途径是使用经典计算机模拟量子计算。Grover量子搜索算法针对无序数据库搜索问题设计,将搜索的时间复杂度加速至开平方级,能加速机器学习中的主成分分析。因此,研究和模拟Grover算法,可以促进量子计算与机器学习结合领域的发展,为Grover量子搜索算法的应用以及量子机器学习在“嵩山”超级计算机系统中的模拟奠定基础。通过研究Grover量子搜索算法,模拟出了算法的量子线路。使用Toffoli量子门优化该量子线路,在减少了两个辅助量子比特的同时,提出了Grover算法的通用量子线路。实验基于“嵩山”超级计算机系统的CPU+DCU异构体系,使用了MPI多进程+HIP多线程的两级并行策略。通过调整辅助比特在量子线路中的位置,减少了MPI进程间的通信;使用分片的方式传输数据依赖的量子态。对比串行版本,并行化的模拟算法取得了最高560.33倍的加速,首次实现了31qubits规模的Grover量子搜索算法。 展开更多

关键词 GROVER量子搜索算法 异构体系 MPI HIP 分片传输

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多模式高概率量子搜索算法 被引量：6

3

作者 周日贵 谢强 +1 位作者 姜楠 丁秋林 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期227-230,共4页

量子搜索问题是发展量子神经网络必须要解决的问题之一。本文在分析了G rover量子算法基础上,针对量子神经网络要处理多模式问题提出了一个多模式高概率量子搜索算法,它通过一系列的么正操作能在模式集中以较高的概率搜索目标,并且该算... 量子搜索问题是发展量子神经网络必须要解决的问题之一。本文在分析了G rover量子算法基础上,针对量子神经网络要处理多模式问题提出了一个多模式高概率量子搜索算法,它通过一系列的么正操作能在模式集中以较高的概率搜索目标,并且该算法在搜索目标模式时能在一次算法的执行中就找到目标,所以它远比经典的搜索方法要快,而且随着模式集和目标数的增多,它运行效果越好,最后验证了算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 量子搜索算法 多模式 高概率 GROVER算法

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一种改进的Grover量子搜索算法 被引量：5

4

作者 夏克文 苏昶 +1 位作者 沈钧毅 李昌彪 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1127-1131,共5页

经分析发现,Grover量子搜索算法及Long的改进算法均无法达到100%成功概率的搜索结果,为此在Long的改进算法基础上提出了一种新的搜索算法.它主要将相位取反替换成具有自适应调整特点的、与目标数据量和数据总量有关的相位旋转,当目标数... 经分析发现,Grover量子搜索算法及Long的改进算法均无法达到100%成功概率的搜索结果,为此在Long的改进算法基础上提出了一种新的搜索算法.它主要将相位取反替换成具有自适应调整特点的、与目标数据量和数据总量有关的相位旋转,当目标数据量为数据总量的1/2时,将数据总量扩展2倍,这样算法的搜索可以做到100%的成功概率.通过对背包问题的仿真研究表明,所提算法优于Grover算法和Long的改进算法,其求解速度快、准确率高,在带有数据误差的实际问题求解中进行相位匹配能够得到满意的效果. 展开更多

关键词 量子搜索算法 成功概率 相位旋转 相位匹配 背包问题

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量子搜索算法 被引量：10

5

作者 孙吉贵 何雨果 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期334-344,共11页

结合Grover和Tad Hogg的算法框架,叙述了量子算法中非结构化和结构化的两类搜索算法的设计思想.在Grover算法中,结合复杂性、临界点、非单调性、完备性和鲁棒性分析总结了一些性质,分析了Grover算法的优缺点.在Tad Hogg算法中对独立于... 结合Grover和Tad Hogg的算法框架,叙述了量子算法中非结构化和结构化的两类搜索算法的设计思想.在Grover算法中,结合复杂性、临界点、非单调性、完备性和鲁棒性分析总结了一些性质,分析了Grover算法的优缺点.在Tad Hogg算法中对独立于问题的映射和相位调整分别作了介绍.重点分析了一种相位调整策略,解释该策略有效的原因和适用的场合,讨论了影响算法效率的因素.在上述论述的基础上对量子搜索算法与传统搜索算法进行了比较和分析,总结了隐藏在不同量子搜索算法背后的深刻思想. 展开更多

关键词 量子搜索算法 GROVER算法 组合搜索算法 计算机

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量子搜索算法体系及其应用 被引量：7

6

作者 孙力 须文波 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第14期55-57,75,共4页

Grover量子搜索算法正在逐渐演变成一个算法体系,并逐渐进入了实际应用阶段。文章中通过几何法论述了经典Grover算法,通过算符法引申出了该算法的扩展,并在两种情况下对该算法进行了讨论。在分析该算法实际应用基本策略的基础上,论述了... Grover量子搜索算法正在逐渐演变成一个算法体系,并逐渐进入了实际应用阶段。文章中通过几何法论述了经典Grover算法,通过算符法引申出了该算法的扩展,并在两种情况下对该算法进行了讨论。在分析该算法实际应用基本策略的基础上,论述了函数全局优化问题的改进,提出了通过量子搜索算法改进纯适应搜索算法的新思想。 展开更多

关键词 Grover 量子搜索算法 幺正变换 GOP PAS

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基于量子搜索算法的篮球图像分割研究 被引量：4

7

作者 杨杨 刘佳 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期464-468,共5页

为提高篮球图像分割效果，提出了量子搜索算法（QSA）。首先建立篮球分割模型，包括基于3级尺度级的篮球球心、半径建模，基于灰度概率分布的篮球目标分割建模；然后进行量子相位Grover变换，构建加权因子与篮球目标关系，确定最大量子... 为提高篮球图像分割效果，提出了量子搜索算法（QSA）。首先建立篮球分割模型，包括基于3级尺度级的篮球球心、半径建模，基于灰度概率分布的篮球目标分割建模；然后进行量子相位Grover变换，构建加权因子与篮球目标关系，确定最大量子搜素成功概率与量子旋转相位的角度；最后给出了算法流程。实验仿真表明：该算法能有效完成篮球对象的分割，同时分割成功率较高。 展开更多

关键词 计量学 量子搜索算法 篮球图像分割 旋转相位 权系数

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Grover量子搜索算法的模拟实现 被引量：1

8

作者 张洪涛 代永涛 +3 位作者 凃玲英 舒军 熊红梅 胡一凡 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期7-10,共4页

将一种用于量子计算仿真的量子程序设计语言引入Grover量子搜索算法中,并在Linux操作系统中模拟实现该算法。仿真结果与理论分析结果的一致性验证了Grover量子搜索算法可以将搜索问题从经典的N步缩小到N^(1/2)步,是对经典搜索算法的二... 将一种用于量子计算仿真的量子程序设计语言引入Grover量子搜索算法中,并在Linux操作系统中模拟实现该算法。仿真结果与理论分析结果的一致性验证了Grover量子搜索算法可以将搜索问题从经典的N步缩小到N^(1/2)步,是对经典搜索算法的二次加速。同时,量子程序设计语言的引入,为量子搜索算法的研究提供了一种强大、简便、通用的工具。 展开更多

关键词 GROVER量子搜索算法 量子程序设计语言 仿真

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绝热量子搜索算法中的纠缠与能量分析 被引量：1

9

作者 文家焱 王国利 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第z1期81-86,共6页

为了进一步研究量子纠缠与量子计算速度及能量的关系,通过计算von Neumann纠缠熵,分析了时间复杂度分别为O(N^(1/2))和O(1)的绝热量子搜索算法的量子纠缠度随时间的变化关系,并对两者进行了比较.实验结果表明,量子纠缠对绝热量子计算的... 为了进一步研究量子纠缠与量子计算速度及能量的关系,通过计算von Neumann纠缠熵,分析了时间复杂度分别为O(N^(1/2))和O(1)的绝热量子搜索算法的量子纠缠度随时间的变化关系,并对两者进行了比较.实验结果表明,量子纠缠对绝热量子计算的运行时间具有明显的影响,较大的纠缠可以导致更短的运行时间,反之亦然.同时对纠缠与能量的关系给出了一般性解释,即注入能量导致系统的纠缠增大,并因此缩短算法的运行时间.此外还分析了纠缠与量子系统初态的关系.实验表明系统初态形式不同,其纠缠度也不一样.初态为等幅叠加态的算法涉及的纠缠度明显大于初态为非等幅叠加态的算法. 展开更多

关键词 GROVER算法 量子纠缠 绝热量子计算 绝热量子搜索算法 von Neumann熵

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量子搜索算法体系的仿真实现及研究 被引量：1

10

作者 孙力 须文波 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2006年第9期250-252,277,共4页

核磁共振(NMR)技术被认为是最为有效的实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。本文以核磁共振和多量子算符代数理论为基础,提出了实现任意相位旋转角度的一般... 核磁共振(NMR)技术被认为是最为有效的实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。本文以核磁共振和多量子算符代数理论为基础,提出了实现任意相位旋转角度的一般化量子搜索算法的核磁共振脉冲序列设计方法,并在量子计算仿真程序上进行了双量子位的不同相位旋转角度的量子搜索算法的实验验证。 展开更多

关键词 核磁共振 一般化量子搜索算法 相位旋转 脉冲序列

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多量子位Grover量子搜索算法的NMR仿真实现 被引量：1

11

作者 孙力 卢春红 《计算机工程与科学》 CSCD 2007年第7期106-109,共4页

核磁共振(NMR)技术目前是能有效实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。本文以核磁共振和多量子算符代数理论为基础,提出了实现多量子位Grover量子搜索算法的... 核磁共振(NMR)技术目前是能有效实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。本文以核磁共振和多量子算符代数理论为基础,提出了实现多量子位Grover量子搜索算法的核磁共振脉冲序列设计方法,并在量子计算仿真程序上进行了3量子位的Grover量子搜索算法的实验验证。 展开更多

关键词 核磁共振 GROVER量子搜索算法 脉冲序列 量子仿真器

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相位不匹配的量子搜索算法 被引量：3

12

作者 金文梁 陈向东 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期189-192,共4页

当搜索空间局限在二维复子空间中时,如果无序数据库中的总个数足够大,那么倘若任意的两个完全独立的相位旋转角集合(但其中一个集合中元素的个数相对于无序数据库中的总个数相对较小)满足多相位匹配方程,则仍然能以较高的成功概率找到... 当搜索空间局限在二维复子空间中时,如果无序数据库中的总个数足够大,那么倘若任意的两个完全独立的相位旋转角集合(但其中一个集合中元素的个数相对于无序数据库中的总个数相对较小)满足多相位匹配方程,则仍然能以较高的成功概率找到唯一的目标态.本文针对一种带有特定前提条件的量子搜索问题,说明了可通过结合多相位匹配方程和经典的穷举算法以使得该目标态能以几乎接近100%的成功概率找到.最后给出了一个实例. 展开更多

关键词 GROVER量子搜索算法 二维复子空间 多相位匹配方程 穷举算法

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精确Grover量子搜索算法概述 被引量：2

13

作者 李冠中 李绿周 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期342-346,共5页

Grover算法自提出以来就备受关注,因其对无序数据库搜索问题有相对于经典算法平方级别的加速。但是原始Grover算法通常无法百分之百得到目标元素,即使目标元素占比已知。为此,精确Grover量子搜索算法被提出,它们作为原始Grover算法的扩... Grover算法自提出以来就备受关注,因其对无序数据库搜索问题有相对于经典算法平方级别的加速。但是原始Grover算法通常无法百分之百得到目标元素,即使目标元素占比已知。为此,精确Grover量子搜索算法被提出,它们作为原始Grover算法的扩展,在保持平方加速的同时,能以100%的概率输出目标元素。该文较系统地梳理已有的3种精确Grover量子搜索算法,详细介绍算法的流程、参数设置、背后的几何直观,并针对目标元素占比已知及未知的情况,说明精确量子搜索的查询复杂性下界。 展开更多

关键词 精确Grover量子搜索算法 GROVER算法 量子计算 无序数据库搜索

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基于量子计算云平台的量子搜索算法实验教学探究 被引量：2

14

作者 郭红丽 杨瀚城 +2 位作者 姚星星 郑远 王业伍 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2023年第6期81-89,共9页

基于近几年量子计算领域的快速发展和各种量子计算云平台的出现,探究了可线上、线下开展基于量子计算云平台的量子搜索算法实验。借鉴“前置课堂”教学模式,准备该实验所涉及的数学和物理学基础知识;围绕搜索问题,设计了三条思维主线组... 基于近几年量子计算领域的快速发展和各种量子计算云平台的出现,探究了可线上、线下开展基于量子计算云平台的量子搜索算法实验。借鉴“前置课堂”教学模式,准备该实验所涉及的数学和物理学基础知识;围绕搜索问题,设计了三条思维主线组成知识框架,并结合简单实例帮助学生理解抽象的表述和复杂的公式,从而解决知识点较多、算法不易理解的难题;设计了具有启发性、引导性的基础实验和思考题;探究了研究量子搜索算法本身以及算法的实际应用两种类型的拓展实验,为学生今后学习高级量子编程打下基础。 展开更多

关键词 量子计算 量子计算云平台 量子搜索算法 实验教学

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量子搜索算法的多相位关系研究 被引量：1

15

作者 金文梁 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1440-1447,共8页

假设给定一个总数为N的无序数据库,极其复杂的计算使得几乎不可能建立一个精确的数学公式来描述这个结论:在二维复子空间中,对于一个等幅分布的初始态,存在两个定义在实数域上的相位旋转角集合以使得唯一的目标态能以100%的成功概率找到... 假设给定一个总数为N的无序数据库,极其复杂的计算使得几乎不可能建立一个精确的数学公式来描述这个结论:在二维复子空间中,对于一个等幅分布的初始态,存在两个定义在实数域上的相位旋转角集合以使得唯一的目标态能以100%的成功概率找到;文中采取了一种近似的计算方法,通过归纳法推导出了多相位匹配方程.倘若其中一个相位旋转角集合中的元素个数j相对于N(N足够大)较小,则该方程就能保证唯一的目标态以较高的成功概率找到.接着,通过文中推导出的一个递推关系式,对任意给定的j>2,分析了Long算法的计算复杂性.最后,通过一些数值模拟的实例进一步验证了多相位匹配方程的有效性. 展开更多

关键词 GROVER量子搜索算法 Long算法 Long算子 二维复子空间 多相位匹配方程

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Grover量子搜索算法的线路优化 被引量：3

16

作者 吴希 李志强 杨东晗 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第3期420-425,共6页

Grover算法是能够高效查找到目标态的量子搜索算法,但随着搜索数据量的增大,它的量子线路面临着复杂的门分解问题。在如今的NISQ时代资源非常有限,因此线路的深度成为一种重要的度量标准。介绍了一种基于分治思想的二阶段量子搜索算法,... Grover算法是能够高效查找到目标态的量子搜索算法,但随着搜索数据量的增大,它的量子线路面临着复杂的门分解问题。在如今的NISQ时代资源非常有限,因此线路的深度成为一种重要的度量标准。介绍了一种基于分治思想的二阶段量子搜索算法,能够在量子计算机上快速地并行运行。提出一种线路优化方法,应用块级的Oracle线路来减少迭代次数。将该方法与分治思想相结合,提出2P-Grover算法。在量子计算框架Cirq上进行模拟实验,与Grover算法进行对比。实验结果表明,2P-Grover算法能够使线路的深度至少减少60%,并且保持了较高的搜索成功率。 展开更多

关键词 量子线路 GROVER算法 量子部分搜索算法 量子信息 Cirq框架

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基于两次量子搜索的K子集和问题求解

17

作者 叶天语 吴恒 甘志刚 《通信学报》 北大核心 2025年第7期182-190,共9页

针对K子集和问题,提出了一种基于两次量子搜索的高效量子算法。第一次量子搜索通过变异Grover算子生成包含所有元素个数为K的子集的量子叠加态;具体地,首先通过Oracle算子进行相位翻转标记所有含K个元素的子集,然后通过扩散算子放大标... 针对K子集和问题,提出了一种基于两次量子搜索的高效量子算法。第一次量子搜索通过变异Grover算子生成包含所有元素个数为K的子集的量子叠加态;具体地,首先通过Oracle算子进行相位翻转标记所有含K个元素的子集,然后通过扩散算子放大标记的目标子集的概率幅值。第二次量子搜索则通过另一个变异Grover算子从所有元素个数为K的子集中找到K个元素和等于目标值的子集;具体地,首先通过特定的和校验Oracle算子标记所有的元素和等于目标值且只含K个元素的子集,然后通过扩散算子放大标记子集的概率幅值。仿真实验结果表明,所提方法准确率大于或等于89%,较现有方法准确率更高。 展开更多

关键词 K子集和问题 GROVER量子搜索算法 布尔可满足性问题 量子线路

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量子禁忌搜索算法的研究 被引量：7

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作者 陈晓峰 姜慧研 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2161-2166,共6页

针对量子智能算法对高维函数的优化时存在容易陷入局部最优的问题,提出了量子禁忌搜索算法.在量子比特相位增量空间方面,提出了一种按指数级别下降并可动态循环调整的策略;在候选解相位邻域空间方面,提出了一种与禁忌表中最优解有关的... 针对量子智能算法对高维函数的优化时存在容易陷入局部最优的问题,提出了量子禁忌搜索算法.在量子比特相位增量空间方面,提出了一种按指数级别下降并可动态循环调整的策略;在候选解相位邻域空间方面,提出了一种与禁忌表中最优解有关的可动态调整的划分方法,并增加了候选解局部优化处理方法.为了验证算法的有效性,在高维函数极值问题和多维背包问题进行了仿真,结果表明本文算法收敛速度快,求解精度高. 展开更多

关键词 量子进化算法 禁忌搜索算法 量子禁忌搜索算法 函数极值问题 多维背包问题

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基于Grover量子中间相遇搜索算法的ECC攻击错误bit的修正 被引量：8

19

作者 贾徽徽 王潮 +1 位作者 顾健 陆臻 《信息网络安全》 2016年第6期28-34,共7页

在现有的针对ECC的侧信道攻击中,密钥出现错误bit难以避免,且无法快速修正。文章将Grover量子搜索算法和中间相遇攻击相结合,提出了一种新的搜索算法——Grover量子中间相遇搜索算法,并将其应用于针对ECC的侧信道攻击中。该算法可以在O(... 在现有的针对ECC的侧信道攻击中,密钥出现错误bit难以避免,且无法快速修正。文章将Grover量子搜索算法和中间相遇攻击相结合,提出了一种新的搜索算法——Grover量子中间相遇搜索算法,并将其应用于针对ECC的侧信道攻击中。该算法可以在O(N/M)^(1/2)步修正规模为N且存在M个错误bit的密钥,与传统搜索算法的计算复杂度O(N^(M+1))相比较,计算复杂度大幅度降低。通过对算法进行分析表明,该方法能够以成功率1修正ECC攻击中出现的错误bit。 展开更多

关键词 椭圆曲线密码 侧信道攻击 GROVER算法 量子中间相遇搜索算法

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基于量子引力搜索算法的SVM火焰识别算法 被引量：3

20

作者 李海涛 张伟 《电子测量技术》 2019年第18期81-84,共4页

针对复杂环境下火焰识别问题,提出一种基于量子引力搜索算法改进的支持向量机(SVM)的火焰识别算法。首先通过对火焰图像进行预处理并提取火焰的颜色、面积变化率和圆形度等火焰特征,并形成训练数据和验证数据;然后,采用量子引力搜索算法... 针对复杂环境下火焰识别问题,提出一种基于量子引力搜索算法改进的支持向量机(SVM)的火焰识别算法。首先通过对火焰图像进行预处理并提取火焰的颜色、面积变化率和圆形度等火焰特征,并形成训练数据和验证数据;然后,采用量子引力搜索算法对SVM的核参数和惩罚因子进行最优搜索,并应用最优搜索得到的超参数建立SVM分类器模型,应用到最终的火焰图像识别中。 展开更多

关键词 火焰识别 量子引力搜索算法 支持向量机

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