Можно ли изображение обратимо разложить на несколько, с изменением пространственной частоты?
Вейвлет-преобразование. Вроде, используется в Jpeg-2000.
Если я правильно понял, вам скорее поможет кластеризация с ограничением размеров кластеров - аналог того преобразования, но без работы над данными. При размытии неизбежно теряется информация, это необратимый процесс.