量子图像处理主要研究适合量子计算机的量子图像算法,它涉及量子力学,量子信息处理和图像处理等学科的交叉融合。近年来,量子图像表示模型及其相关的应用研究一直是图像处理领域的热点,国内外专家学者提出了适用于不同场合,不同类型的量子图像表示模型,针对该模型设计的置乱算法也取得了阶段性成果。研究量子图像的相关处理技术对于信息安全具有重要意义。本文主要从量子图像表示和量子置乱两个方向入手,探讨了量子图像安全领域的一些研究热点,具体的研究工作总结如下:（1）提出了一种基于位平面的量子图像表示模型。在量子计算机上存储一幅图像,首先需要解决图像的编码问题,本文基于此提出了一种适用于量子计算机的图像表示模型,该模型仅使用n+4和n+6位量子比特即可存储像素总数为2ⁿ的灰度图像和RGB彩色图像。存储容量与经典的量子图像表示模型NEQR（Novel Enhanced Quantum Representation）和NCQI（The novel quantum representation of color digital images）相比分别提高了16倍和2¹⁸倍。（2）提出了基于位平面表示模型的量子置乱算法。本文在量子图像表示模型的基础上,提出了基于位平面的四种量子操作,主要包括颜色位取反,位平面取反,位平面之间的像素互换和位平面变换。综合以上四种基本操作,本文设计了用于位平面表示模型的量子置乱线路,该算法的时间复杂度为O（n²）。分析和比较了现有图像表示模型实现相同操作所需的量子代价,本文所提方法具有比NEQR和NCQI更低的量子成本。（3）提出了一种基于分块的量子图像置乱方案。该方案适用于矩形和正方形图像的置乱。首先,运用GNEQR量子图像表示模型（generalized model of NEQR）存储图像,随后本文设计了适用于此模型的量子模块线路,主要实现坐标变换和位平面加扰的功能。最后,在MATLAB仿真平台完成整体线路的仿真,实验结果表明算法是高效的。