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Quantum-Classical Image Processing for Scene Classification

过度拟合 计算机科学 卷积神经网络 人工智能 过程(计算) 深度学习 量子位元 量子 模式识别(心理学) 上下文图像分类 图像处理 编码(内存) 人工神经网络 图像(数学) 量子力学 操作系统 物理
作者
Avinash Chalumuri,Raghavendra Kune,S. Kannan,Manoj BS
出处
期刊:IEEE sensors letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:6 (6): 1-4 被引量:3
标识
DOI:10.1109/lsens.2022.3173253
摘要

Deep learning-based convolutional neural network (CNN) models are prominent in processing and analyzing sensor signal data such as images for classification. Data augmentation is a powerful technique used in training such models to avoid overfitting and improve accuracy. This letter proposes a data augmentation technique using a quantum circuit for image data. The proposed quantum circuit is suitable to implement on real hardware provided by IBM QX platform. In comparison with other classical data augmentation techniques, the proposed technique increased the prediction accuracy of the CNN from 68.65% to 76.03%. However, CNN models for image classification use many parameters during the training process. Quantum computers can efficiently handle large-scale data inputs using qubits for information processing. Hence, we also propose a hybrid quantum-classical CNN model (HQCNN) for scene classification. The proposed model uses a combination of CNN layers and quantum layers to process images. The proposed HQCNN reduces parameters used for training as quantum layers are used in the model. Our experimental results show that the proposed HQCNN can classify the scenes in UC Merced land-use dataset with an accuracy of 85.28%, compared to the other models.
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