dmshar

Берете смартфон. Фотографируете что попало. Обрабатываете используя свои навыки. Представляете пару "до"-"после".
Мне кажется, что это очевидный путь.
Что значит при этом "спалиться" - увы, не понимаю.

Готовый сюжет для фильма ужасов: "нейронка, обрабатывающая человеческое тело".

Вы уменьшаете картинку на 5%. Как вы себе это представляете без утери 5% информации? Либо - отбрасыванием этого процента изображения по краям, либо то, что вы называете "размыванием", а по сути - пропорциональное, по определенному алгоритму преобразование оставшихся пикселей.
А иначе - никак. Чудес не бывает, даже в программировании.

Если говорить о программах, то можно использовать Photoshop. Там увеличение размера обычно делают путем многократного увеличения исходного изображения на 5-10% с одновременной, на каждой итерации использованием фильтра увеличения резкости. Что вы имеете под "качеством" - сие мне не ведомо, но лет 12 назад мне удавалось вот так растягивать изображение в полтора- два с половиной раза. При этом на экране отличить оригинал от растянутого изображения было невозможно. Сегодня - не слежу специально, но что-то видел - в PS добавлены новые алгоритмы фильтрации шумов и резкости. Может получиться и лучших результатов достичь.

Что бы из ч/б в цвет, да еще и качество лучше - называется "фантазии маркетолога". А так - поройтесь вот тут, может чего подходящего и найдете.
https://pub.towardsai.net/2020-a-year-full-of-amaz...
https://neurohive.io/ru/novosti/

Были попытки решить эту задачу с помощью машинного обучения и нейросетей. Более менее успешные. Обучали сетку распознавания предметов на картинке, потом обучали какие цвета доминируют в изображении тех или иных предметов, потом еще пару know-how, в том числе "шаманства" с каналом яркостей и пр. Результат не блестящий, но достаточно правдоподобен. Художественную картину не восстановишь, но несложную документальную фотографию - достаточно близко к оригиналу.

Только вот эта задача - точно не для людей, которые этой темой (обработка изображений с помощью методов машинного обучения) не занимались раньше. И уж точно, там задействована не та логика, которую вы привели в вопросе.

Как написать программу, которая распознает глаза и лица на фото? - какие чудесные, содержательные вопросы пошли на форуме. Ну вот "как написать программу"?
Да элементарно написать такую программу, так-же, как пишутся любые другие программы.
1. Изучаем подходящий язык программирования. Подойдет любой - Python,С++,С#, Julia, Go.... на худой конец сойдет и Java.
2. Изучаем методы или ХОТЯ-БЫ инструменты для решения вашей проблемы(в данном случае - распознавания изображения по фото-видео) созданные кем то другим и любезно предоставленные для широкого пользования. Именно изучаем - т.е. смотрим, сравниваем, какой нам подойдет, а какой нет, каким удобнее пользоваться именно в нашем конкретном случае и исходя из нашего опыта, какой дешевле купить, легче установить, проще интегрировать и т.д.
3. Думаем, как встроить/использовать изученные вами и инструменты в программу, которую вы напишете на изученном вами языке.
4. Обучаем построенную систему - как это сделать отличается для каждого из инструментов и (вот неожиданность!) описывается в документации к нему. Кроме того, на сегодня в интернете для каждого из инструментов существует по несколько десятков примеров их использования в аналогичных проектах - ищем, изучаем, применяем.
5.После этого легко и непринужденно применяем нашу программу там и так, как посчитаем нужным. Хоть для распознавания лиц и глаз, хоть ушей и хвостов, хоть колес и руля.
Все, как вы видите совершенно так-же как и при решении любой задачи - ИЗУЧАЕМ, ДУМАЕМ, ПРИМЕНЯЕМ. А вы думали, что эта задача решается как-то по другому, и ее можно в трех строчках описать в виде ответа на форуме. Или что какой-то из этих этапов можно пропустить?

Цель-то какая? Вот после того, как мы узнаем, что-же такое должно делать ваше приложение можно будет более-менее конкретно ответить на ваш вопрос.
И уточните, что вы подразумеваете под загадочным словом "лагать"?

Все зависит от того, что вы уже знаете.
В зависимости от этого, попробуйте начать с этого
https://www.asozykin.ru/deep_learning/2018/07/24/O...
или этого
https://www.intuit.ru/studies/courses/10621/1105/l...
или этого
openaccess.thecvf.com/content_cvpr_2018/papers/Zho...

Лучшая программа для "изменения изображения", т.е. наложение всяких эффектов, включая и очень близкие к приведенному примеру, но и всяческих других изменений (включая произвольные цветовые преобразования, размывка и шарпинг, подсветка и пр.)- Photoshop.

Что-то задумался.
А что, тривиальное наложение слоев в Photoshop (на одном фото, на другом - подпись) - не подходит?

Photoshop умеет работать с PDF-файлами. Правда - это не "консольно Linux", но зато он умеет делать с картинками "все", включая "склеить".