Dithering by Differences of Convex Functions


Teuber, Tanja ; Steidl, Gabriele ; Gwosdek, Pascal ; Schmaltz, Christian ; Weickert, Joachim


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URL: https://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2893
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-28939
Dokumenttyp: Arbeitspapier
Erscheinungsjahr: 2010
Titel einer Zeitschrift oder einer Reihe: Preprints / Department of Mathematics
Band: 10-01
Ort der Veröffentlichung: Mannheim
Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Sonstige - Fakultät für Mathematik und Informatik
MADOC-Schriftenreihe: Veröffentlichungen der Fakultät für Mathematik und Informatik > Institut für Mathematik > Preprints
Fachgebiet: 510 Mathematik
Normierte Schlagwörter (SWD): Bildverarbeitung , Nichtkonvexe Optimierung
Freie Schlagwörter (Englisch): Dithering , halftoning , DC programming , NFFT , fast summation
Abstract: Motivated by a recent halftoning method which is based on electrostatic principles, we analyse a halftoning framework where one minimizes a functional consisting of the difference of two convex functions (DC). One of them describes attracting forces caused by the image gray values, the other one enforces repulsion between points. In one dimension, the minimizers of our functional can be computed analytically and have the following desired properties: the points are pairwise distinct, lie within the image frame and can be placed at grid points. In the two-dimensional setting, we prove some useful properties of our functional like its coercivity and suggest to compute a minimizer by a forward-backward splitting algorithm. We show that the sequence produced by such an algorithm converges to a critical point of our functional. Furthermore, we suggest to compute the special sums occurring in each iteration step by a fast summation technique based on the fast Fourier transform at non-equispaced knots which requires only Ο(m log(m)) arithmetic operations for m points. Finally, we present numerical results showing the excellent performance of our DC dithering method.
Zusätzliche Informationen: The authors Gwosdek, Schmaltz and Weickert are with the Mathematical Image Analysis Group, Faculty of Mathematics and Computer Science, Saarland University. This Version: April 29, 2010

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Teuber, Tanja und Steidl, Gabriele und Gwosdek, Pascal und Schmaltz, Christian und Weickert, Joachim (2010) Dithering by Differences of Convex Functions. Mannheim [Arbeitspapier]
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