簡介
JPEG（Joint Photographic Experts Group）即聯合圖像專家組，是用于連續色調靜态圖像壓縮的一種标準，文件後綴名為.jpg或.jpeg，是最常用的圖像文件格式。其主要是采用預測編碼（DPCM）、離散餘弦變換（DCT）以及熵編碼的聯合編碼方式，以去除冗餘的圖像和彩色數據，屬于有損壓縮格式，它能夠将圖像壓縮在很小的儲存空間，一定程度上會造成圖像數據的損傷。尤其是使用過高的壓縮比例，将使最終解壓縮後恢複的圖像質量降低，如果追求高品質圖像，則不宜采用過高的壓縮比例。
然而，JPEG壓縮技術十分先進，它可以用有損壓縮方式去除冗餘的圖像數據，換句話說，就是可以用較少的磁盤空間得到較好的圖像品質。而且JPEG是一種很靈活的格式，具有調節圖像質量的功能，它允許用不同的壓縮比例對文件進行壓縮，支持多種壓縮級别，壓縮比率通常在10；1到40；1，壓縮比越大，圖像品質就越低；相反地，壓縮比越小，圖像品質就越高。同一幅圖像，用JPEG格式存儲的文件是其他類型文件的1/10~1/20，通常隻有幾十KB，質量損失較小，基本無法看出。JPEG格式壓縮的主要是高頻信息，對色彩的信息保留較好，适合應用于互聯網；它可減少圖像的傳輸時間，支持24位真彩色；也普遍應用于需要連續色調的圖像中。
JPEG格式可分為标準JPEG、漸進式JPEG及JPEG2000三種格式。
1.标準JPEG格式；此類型在網頁下載時隻能由上而下依序顯示圖像，直到圖像資料全部下載完畢，才能看到圖像全貌。
2.漸進式JPEG；此類型在網頁下載時，先呈現出圖像的粗略外觀後，再慢慢地呈現出完整的内容，而且存成漸進式JPG格式的文檔比存成标準JPG格式的文檔要來得小，所以如果要在網頁上使用圖像，可以多用這種格式。
3.JPEG2000；它是新一代的影像壓縮法，壓縮品質更高，并可改善在無線傳輸時，常因信号不穩造成馬賽克現象及位置錯亂的情況，改善傳輸的品質。
性能
JPEG的性能，用質量與比特率之比來衡量，是相當優越的。它的優點是：
- 它支持極高的壓縮率，因此JPEG圖像的下載速度大大加快。它能夠輕松地處理16.8M顔色，可以很好地再現全彩色的圖像。在對圖像的壓縮處理過程中，該圖像格式可以允許自由地在最小文件尺寸（最低圖像質量）和最大文件尺寸（最高圖像質量）之間選擇。該格式的文件尺寸相對較小，下載速度快，有利于在帶寬并不“富裕”的情況下傳輸。
JPEG的缺點是：
- 并非所有的浏覽器都支持将各種JPEG圖像插入網頁。壓縮時，可能使圖像的質量受到損失，因此不适宜用該格式來顯示高清晰度的圖像。
JPEG的複雜度之低和使用時間之長，給人以深刻的印象。以下是對于8位/像素的中等複雜畫面的圖像，JPEG所給出的幾個等級作為衡量壓縮編碼效果的準則：
- 0.25位/像素~0.5位/像素；中~好，足以滿足一些應用。0.5位/像素~0.75位/像素；好~很好，足以滿足許多應用。0.75位/像素~1.5位/像素；優秀，足以滿足大多數應用。1.5位/像素~2.0位/像素；難于與原圖像區别，足以滿足絕大多數應用。>2.0位/像素；近乎完美，滿足幾乎全部的應用。
其中位/像素（bit/pixel）定義為壓縮圖像（包括色度分量）的總位數除以亮度分量的樣本數。
壓縮标準
JPEG标準
JPEG成立于1986年，該标準于1992年正式通過，它的正式名稱為“信息技術連續色調靜止圖像的數字壓縮編碼”。在JPEG算法中，共包含4種運行模式，其中一種是基于DPCM的無損壓縮算法，另外3種是基于DCT的有損壓縮算法。其要點如下：
·無損壓縮編碼模式。采用預測法和哈夫曼編碼（或算術編碼）以保證重建圖像與原圖像完全相同（設均方誤差為零），可見無失真。
·基于DCT的順序編碼模式。根據DCT變換原理，按從上到下、從左到右的順序對圖像數據進行壓縮編碼。當信息傳送到接收端時，首先按照上述規律進行解碼，從而還原圖像。在此過程中存在信息丢失，因此這是一種有損圖像壓縮編碼。
基于DCT的累進編碼模式。它也是以DCT變換為基礎的，但是其掃描過程不同。它通過多次掃描的方法來對一幅圖像進行數據壓縮。其描述過程采取由粗到細逐步累加的方式進行。圖像還原時，在屏幕上首先看到的是圖像的大緻情況，而後逐步地細化，直到全部還原出來為止。
基于DCT的分層編碼模式。這種模式是以圖像分辨率為基準進行圖像編碼的。它首先是從低分辨率開始，逐步提高分辨率，直至與原圖像的分辨率相同為止。圖像重建時也是如此。可見其效果與基于DCT累進編碼模式相似，但其處理起來更複雜，所獲得的壓縮比也更高一些。
JPEG 2000标準
JPEG标準1992年通過以來，由于其優良的品質，使得它在短短的幾年内就獲得極大的成功。然而，随着多媒體應用領域的不斷擴展，傳統JPEG壓縮技術已無法滿足人們對多媒體影像資料的要求。JPEG采用離散餘弦變換将圖像壓縮為8×8的小塊，然後依次放入文件中，這種算法靠丢棄頻率信息實現壓縮，因而圖像的壓縮率越高，頻率信息被丢棄的越多。在極端情況下，JFEG圖像隻保留了反映圖貌的基本信息，精細的圖像細節都損失了，為此，JPEG制定了新一代靜止圖像壓縮标準JPEG2000。
JPEG2000與傳統JPEG最大的不同在于，它放棄了JPEG所采用的以離散餘弦變換（DCT）為主的區塊編碼方式，而采用以小波變換為主的多解析編碼方式，其主要目的是要将影像的頻率成分抽取出來。小波轉換将一幅圖像作為一個整行變換和編碼，很好地保存了圖像信息中的相關性，達到了更好的壓縮編碼效果。
1.高壓縮率
由于在離散小波變換算法中，圖像可以轉換成一系列可更加有效存儲像素模塊的“小波”，因此，JPEG2000格式的圖片壓縮比可在現在的JPEG基礎上再提高10%~30%，而且壓縮後的圖像顯得更加細膩平滑，這一特征在互聯網和遙感等圖像傳輸領域有着廣泛的應用。
2.無損壓縮和有損壓縮
JPEG2000提供無損和有損兩種壓縮方式，無損壓縮在許多領域是必需的，例如醫學圖像和檔案圖像等對圖像質量要求比較高的情況。同時JPEG2000提供的是嵌入式碼流，允許從有損到無損的漸進解壓。
3.漸進傳輸
現在網絡上的JPEG圖像下載時是按“塊”傳輸的，因此隻能一行一行地顯示，而采用JPEG2000格式的圖像支持漸進傳輸，先傳輸圖像輪廓數據，然後再逐步傳輸其他數據來不斷提高圖像質量。互聯網、打印機和圖像文檔是這一特性的主要應用場合。
4.感興趣區域壓縮
這一特征可以指定圖片上感興趣區域，然後在壓縮時對這些區域指定壓縮質量，或在恢複時指定某些區域的解壓縮要求。這是因為小波變換在空間和頻率域上具有局域性，要完全恢複圖像中的某個局部，并不需要所有編碼都被精确保留，隻要對應它的一部分編碼沒有誤差就可以了。這樣我們就可以很方便地突出重點。
5.碼流的随機訪問和處理
這一特征允許用戶在圖像中随機地定義感興趣區域，使得這一區域的圖像質量高于其他圖像區域，碼流的随機處理允許用戶進行旋轉、移動、濾波和特征提取等操作。
6.容錯性
JPEG2000在碼流中提供了容錯措施，在無線等傳輸誤碼很高的通信信道中傳輸圖像必須采取容錯措施才能達到一定的重建圖像質量。
8.基于内容的描述
圖像文檔、圖像索引和搜索在圖像處理中是一個重要的領域，MPEG7就是支持用戶對其感興趣的各種“資料”進行快速、有效地檢索的一個國際标準。基于内容的描述在JPEG2000中是壓縮系統的特性之一。
應用
JPEG格式的壓縮率是目前各種圖像文件格式中最高的。它用有損壓縮的方式去除圖像的冗餘數據，但存在着一定的失真。由于其高效的壓縮效率和标準化要求，目前已廣泛用于彩色傳真、靜止圖像、電話會議、印刷及新聞圖片的傳送。由于各種浏覽器都支持JPEG這種圖像格式，因此它也被廣泛用于圖像預覽和制作HTM網頁。
