靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),其中最著名的被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織所接受的是JEPG。JEPG是由ISO/IEC下設(shè)的一個專家組--聯(lián)合圖像專家組(JPEG,Joint Photographic Experts Group)制定的,稱為JPEG系列標(biāo)準(zhǔn),被ISO/IEC批準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。目前JEPG已制定了兩套系列標(biāo)準(zhǔn)JEPG與JEPG2000,下面分別作以簡要介紹。
一、JEPG標(biāo)準(zhǔn)
1992年9月18日JPEG推出了第一套國標(biāo)靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),即連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像的數(shù)字壓縮與編碼(Digital compression and coding of continuous-tone still images),簡稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn),適用于灰度圖與真彩圖的靜態(tài)圖像的壓縮,被ISO命名為ISO/IEC 10918標(biāo)準(zhǔn),被ITU-T命名為T.81。由于JPEG優(yōu)良的品質(zhì),使得它在短短的幾年內(nèi)就獲得極大的成功,目前網(wǎng)站上百分之八十的圖像都是采用JPEG的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法,一種是采用以離散余弦變換(DCT,Discrete Cosine Transform)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法,另一種是采用以預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法。
在JPEG標(biāo)準(zhǔn)中定義了四種編碼模式:無損模式、基準(zhǔn)模式、遞進模式和層次模式,具體詳見下表1。
表1:JPEG標(biāo)準(zhǔn)定義的四種編碼模式
JPEG標(biāo)準(zhǔn)主要使用DCT有損壓縮算法。在使用DCT有損壓縮算法時,圖像的壓縮比與質(zhì)量的關(guān)系詳見下表2。由表可知,JPEG在使用DCT進行有損壓縮時,壓縮比可調(diào)整,在壓縮10~30倍后,圖像效果仍然不錯,壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較,非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別,因此得到了廣泛的應(yīng)用,例如,在V-CD和DVD-Video電視圖象壓縮技術(shù)中,就使用JPEG的有損壓縮算法來取消空間冗余數(shù)據(jù)。
表2:JPEG圖像的壓縮比與質(zhì)量的關(guān)系
JPEG在制定JPEG標(biāo)準(zhǔn)時,雖然定義了許多標(biāo)記(marker)用來區(qū)分和識別圖像數(shù)據(jù)及其相關(guān)信息,但并沒有具體定義明確的JPEG文件格式。C-Cube Microsystems公司的Eric Hamilton于1992.9.1所定義的JFIF(JPEG File Interchange Format JPEG文件交換格式)1.02成為JPEG文件(*.JPG)的事實標(biāo)準(zhǔn)。
二、JEPG2000標(biāo)準(zhǔn)
2000年12月JPEG在聯(lián)合二值圖像專家組(JBIG,Joint Bi-level Image experts Group,ISO下設(shè)的另一個專家小組)的幫助下又推出了比JPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮率更高、性能更優(yōu)越的JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn),被ISO命名為ISO/IEC 15444,被ITU-T命名為T.800(2002年8月)。適用于二值圖、灰度圖、偽彩圖和真彩圖的靜態(tài)圖像壓縮。JPEG 2000 與傳統(tǒng)JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)為主的區(qū)塊編碼方式,而改采以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet transform)為主的多解析編碼方式。小波轉(zhuǎn)換的主要目的是要將圖像的頻率成分抽取出來。小波轉(zhuǎn)換的簡單原理圖可以參考下圖1。
JPEG2000的優(yōu)點表現(xiàn)為:一是JPEG2000作為JPEG升級版,高壓縮(低碼率)是其目標(biāo),其壓縮率比JPEG高約30%左右。二是JPEG2000同時支持有損和無損壓縮,而 JPEG 只能支持有損壓縮。因此它適合保存重要圖片。三是JPEG2000能實現(xiàn)漸進傳輸,這是JPEG2000的一個極其重要的特征。這也就是我們對 GIF 格式圖像常說的“漸現(xiàn)”特性。它先傳輸圖像的輪廓,然后逐步傳輸數(shù)據(jù),不斷提高圖像質(zhì)量,讓圖像由朦朧到清晰顯示,而不必是像現(xiàn)在的 JPEG 一樣,由上到下慢慢顯示。四是JPEG2000支持所謂的“感興趣區(qū)域”特性,你可以任意指定圖像上你感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量,還可以選擇指定的部份先解壓縮。這樣我們就可以很方便的突出重點了。
JPEG2000的應(yīng)用:JPEG 2000的應(yīng)用領(lǐng)域可概略分成兩部分,一是傳統(tǒng)JPEG的市場,如打印機、掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)字電影等,二是新興應(yīng)用領(lǐng)域,如互聯(lián)網(wǎng)傳輸、無線通訊、醫(yī)療圖像、遙感和GIS等。目前對JPEG2000熱情最大的是那些數(shù)字照相機廠商。JPEG2000和JPEG相比優(yōu)勢明顯,且向下兼容,取代傳統(tǒng)的JPEG格式指日可待。
JPEG與JPEG2000的國際標(biāo)準(zhǔn)詳見附件。