Tensor singular value decomposition (t-SVD) is a promising tool for multi-dimensional image representation, which decomposes a multi-dimensional image into a latent tensor and an accompanying transform matrix. However, two critical limitations of t-SVD methods persist: (1) the approximation of the latent tensor (e.g., tensor factorizations) is coarse and fails to accurately capture spatial local high-frequency information; (2) The transform matrix is composed of fixed basis atoms (e.g., complex exponential atoms in DFT and cosine atoms in DCT) and cannot precisely capture local high-frequency information along the mode-3 fibers. To address these two limitations, we propose a Gaussian Splatting-based Low-rank tensor Representation (GSLR) framework, which compactly and continuously represents multi-dimensional images. Specifically, we leverage tailored 2D Gaussian splatting and 1D Gaussian splatting to generate the latent tensor and transform matrix, respectively. The 2D and 1D Gaussian splatting are indispensable and complementary under this representation framework, which enjoys a powerful representation capability, especially for local high-frequency information. To evaluate the representation ability of the proposed GSLR, we develop an unsupervised GSLR-based multi-dimensional image recovery model. Extensive experiments on multi-dimensional image recovery demonstrate that GSLR consistently outperforms state-of-the-art methods, particularly in capturing local high-frequency information.


翻译:张量奇异值分解(t-SVD)是一种有前景的多维图像表示工具,它将多维图像分解为一个潜在张量和一个伴随的变换矩阵。然而,t-SVD方法仍存在两个关键局限:(1)潜在张量的近似(例如张量分解)较为粗糙,无法准确捕捉空间局部高频信息;(2)变换矩阵由固定的基原子(例如DFT中的复指数原子和DCT中的余弦原子)构成,无法精确捕获沿模式-3纤维的局部高频信息。为应对这两个局限,我们提出了一种基于高斯泼溅的低秩张量表示(GSLR)框架,该框架能够紧凑且连续地表示多维图像。具体而言,我们利用定制的二维高斯泼溅和一维高斯泼溅分别生成潜在张量和变换矩阵。在此表示框架下,二维和一维高斯泼溅相互补充且不可或缺,其具备强大的表示能力,尤其适用于局部高频信息。为评估所提GSLR的表示能力,我们开发了一种基于GSLR的无监督多维图像恢复模型。在多维图像恢复上的大量实验表明,GSLR始终优于现有先进方法,特别是在捕捉局部高频信息方面表现突出。

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