In signal quantization, it is well-known that introducing adaptivity to quantization schemes can improve their stability and accuracy in quantizing bandlimited signals. However, adaptive quantization has only been designed for one-dimensional signals. The contribution of this paper is two-fold: i). we propose the first family of two-dimensional adaptive quantization schemes that maintain the same mathematical and practical merits as their one-dimensional counterparts, and ii). we show that both the traditional 1-dimensional and the new 2-dimensional quantization schemes can effectively quantize signals with jump discontinuities. These results immediately enable the usage of adaptive quantization on images. Under mild conditions, we show that the adaptivity is able to reduce the reconstruction error of images from the presently best $O(\sqrt P)$ to the much smaller $O(\sqrt s)$, where $s$ is the number of jump discontinuities in the image and $P$ ($P\gg s$) is the total number of samples. This $\sqrt{P/s}$-fold error reduction is achieved via applying a total variation norm regularized decoder, whose formulation is inspired by the mathematical super-resolution theory in the field of compressed sensing. Compared to the super-resolution setting, our error reduction is achieved without requiring adjacent spikes/discontinuities to be well-separated, which ensures its broad scope of application. We numerically demonstrate the efficacy of the new scheme on medical and natural images. We observe that for images with small pixel intensity values, the new method can significantly increase image quality over the state-of-the-art method.


翻译:在信号量化中,众所周知,引入量化办法的适应性可以提高量化办法的稳定性和准确性。然而,适应性量化办法只能设计为一维信号。本文的贡献是双重的:一.我们提出第一个二维适应性量化办法的组合,其数学和实际优点与其一维对应方相同,二.我们表明,传统的一维和新的二维量化办法能够以跳动不连续方式有效地量化信号。这些结果立即使调整性量化适用于图像。在温和条件下,我们表明适应性量化办法能够减少图像的重建错误,从目前最佳的美元(sqrt P)到更小得多的美元(sqrt s),其中美元是图像的跳动不全数和美元($Pggs s)是样本的总数。 美元=sqrtrt/s}这些结果使适应性量化量化的量化量化方法能够立即用于图像的使用。我们通过应用一个完全变异性的标准常规的精确度来降低图像的精确度。

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