伪彩色处理是一种依照一定的准则给灰度值赋予彩色值的图像处理方法,能够大幅度地提高人眼对于图像细节的分辨率和识别能力,它也是目前广泛应用于图像增强的常见方法。量子图像处理基于量子力学,具备并行计算的能力,在解决复杂数字图像处理任务时具有优势。而量子图像伪彩色处理主要以量子图像处理理论为基础,在计算速度方面具备一定优势。本文对量子图像伪彩色处理算法进行了研究,并探索了它在焊缝图像处理中的应用。其主要工作概述如下:（1）首先,为了解决RGB彩色模型表示的图像在量子计算机中的存储问题,本文提出了两种新的量子图像表示模型,即多颜色通道的通用量子图像表示（GQIRMC）模型和多颜色通道的新型增强量子图像表示（NEQRMC）模型。GQIRMC模型是以通用量子图像表示（GQIR）模型为基础,改进后的模型可以表示横纵位置坐标为任意正整数的高维彩色图像。相比GQIR模型,GQIRMC模型在表示M × S大小的RGB彩色图像时,其空间复杂度降为[log2M]+[log2S]+q+2。NEQRMC模型是基于新型增强量子图像表示（NEQR）模型改进的,在NEQR模型的基础上增加了[log2D]量子比特表示颜色维度通道信息,可以表示尺寸为2n × 2n的RGB彩色图像,空间复杂度为2n+q+2。（2）其次,基于GQIR模型和GQIRMC模型,提出了两种新的量子图像伪彩色处理算法:量子图像密度分层法和量子图像灰度级—彩色变换法。并针对算法特点,设计完成了算法实现的量子线路。量子图像密度分层法利用量子颜色映射表完成从灰度值到RGB彩色值的映射工作,可以处理量子颜色映射表中灰度值区间任意划分的情况,实现量子线路的关键是量子门限线路的设计,主要是利用受控量子门实现算法功能的,该算法空间复杂度为O（m+s+p+t）,时间复杂度为O（t（m+s+p））,其中2m × 2s为图像尺寸,p为图像色深,t是颜色映射表划分的区间数量。量子图像灰度级—彩色变换法依据热金属编码函数实现颜色映射,实现映射的量子线路可以分为三部分:R通道变换器、G通道变换器和B通道变换器。该算法的空间复杂度为O（m+s+p）,时间复杂度为2947。（3）最后,将本文提出的两种量子图像伪彩色处理算法应用于焊缝图像的处理中,使图像缺陷细节增强,清晰度变高。由于X射线获取的焊缝图像存在噪声大和对比度低的问题,首先对原始底片进行预处理,包括降噪处理和对比度增强处理;然后基于GQIR模型构建预处理后的焊缝图像的量子表示;对量子焊缝图像进行量子图像伪彩色处理,然后进行量子测量,得到经典表示的伪彩色焊缝图像。仿真实验结果说明,两种算法的图像处理效果在运行效率上有明显提升。本文提出的两种量子图像伪彩色处理算法,基于量子态的叠加性和纠缠性,其算法效率均比经典算法有着指数级的提升。并且将算法应用于焊缝图像的缺陷检测中,实现了焊缝底片的图像增强处理,解决了由于X射线焊缝底片不清晰导致不利于缺陷判定的问题。