JPEG压缩编码标准是国际标准化组织（ISO）和CCITT联合制定的静态图像的压缩编码标准。它主要采用预测编码、离散余弦变换以及熵编码的联合编码方式，以去除冗余的图像和彩色数据，属于有损压缩格式。
JPEG压缩编码标准是面向连续色调静止图像的压缩编码标准，具有较高的压缩比，是目前静态图像中压缩比最高的。它能够将图像压缩在很小的储存空间，一定程度上会造成图像数据的损伤。
JPEG压缩编码标准有多种类型，包括标准JPEG格式、渐进式JPEG格式和JPEG2000格式。其中，标准JPEG格式在网页下载时只能由上而下依序显示图像，直到图像资料全部下载完毕，才能看到图像全貌；渐进式JPEG格式在网页下载时，先呈现出图像的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容；JPEG2000格式是新一代的影像压缩法，压缩品质更高，并可改善在无线传输时，常因信号不稳造成马赛克现象及位置错乱的情况，改善传输的品质。
总之，JPEG压缩编码标准是一种广泛应用于图像处理领域的压缩编码标准，具有较高的压缩比和多种类型，能够满足不同应用场景的需求。
JPEG2000图像压缩算法标准 摘要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。 关键词：JPEG2000；图像压缩；基本原理；感兴趣区域 引言 随着多媒体技术的不断运用，图像压缩要求更高的性能和新的特征。为了满足静止图像在特殊领域编码的需求，JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能，而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复，或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。 1.JPEG2000的基本介绍及优势 相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉，在我们日常所接触的图像中，绝大多数都是JPEG格式的。JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会，它制定出了第一套国际静态图像压缩标准：ISO 10918－1，俗称JPEG。由于相对于BMP等格式而言，品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多，无论是传送还是保存都非常方便，因此JPEG格式在推出后大受欢迎。随着网络的发展，JPEG的应用更加广泛，目前网站上80％的图像都采用JPEG格式。 但是，随着多媒体应用领域的快速增长，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求：网上JPEG图像只能一行一行地下载，直到全部下载完毕，才可以看到整个图像，如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理；JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大；JPEG格式属于有损压缩，当被压缩的图像上有大片近似颜色时，会出现马赛克现象；同样由于有损压缩的原因，许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。 JPEG2000是为21世纪准备的压缩标准，它采用改进的压缩技术来提供更高的解像度，其伸缩能力可以为一个文件提供从无损到有损的多种画质和解像选择。JPEG2000被认为是互联网和无线接入应用的理想影像编码解决方案。 “高压缩、低比特速率”是JPEG2000的目标。在压缩率相同的情况下，JPEG2000的信噪比将比JPEG提高30%左右。JPEG2000拥有5种层次的编码形式：彩色静态画面采用的JPEG 编码、2值图像采用的JBIG、低压缩率图像采用JPEGLS等，成为应对各种图像的通用编码方式。在编码算法上，JPEG2000采用离散小波变换（DWT）和bit plain算术编码（MQ coder）。此外，JPEG2000还能根据用户的线路速度以及利用方式(是在个人电脑上观看还是在PDA上观看)，以不同的分辨率及压缩率发送图像。 JPEG2000的制定始于1997年3月，但因为无法很快确定算法，因此耽误了不少时间，直到2000年 3 月，规定基本编码系统的最终协议草案才出台。目前JPEG2000已由ISO和
JPEG（Joint Photographic Experts Group）是联合图像专家小组的英文缩写。它由国际电话与电报咨询委员会 CCITT（The International Telegraph and Telephone Consultative Committee）与国际标准化组织ISO于1986年联合 成立的一个小组，负责制定静态数字图像的编码标准。 小组一直致力于标准化工作，开发研制出连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编码方法，即JPEG 算法。JPEG算法被确定为国际通用标准，其适用范围广泛，除用于静态图像编码外，还推广到电视图像序列的帧 内图像压缩。而用JPEG算法压缩出来的静态图片文件称为JPEG文件，扩展名通常为*.jpg、*.jpe*.jpeg。 JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法、两种数据编码方法、四种编码模式。具体如下： 压缩算法： 有损的离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）； 无损的预测技术压缩。 数据编码方法： # 哈夫曼编码； 算术编码； 编码模式： 基于DCT顺序模式：编/解码通过一次扫描完成； 基于DCT递进模式：编/解码需要多次扫描完成，扫描效果从粗糙到精细，逐级递进； 无损模式：基于DPCM，保证解码后完全精确恢复到原图像采样值； 层次模式：图像在多个空间多种分辨率进行编码，可以根据需要只对低分辨率数据作解码，放弃高分辨率信息。 在实际应用中，JPEG图像使用的是离散余弦变换、哈夫曼编码、顺序模式。JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下： (0) 8*8分块。 (1) 正向离散余弦变换(FDCT)。 ） (2) 量化(quantization)。 (3) Z字形编码(zigzag scan)。 (4) 使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。 (5) 使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。 (6) 熵编码。
视频压缩格式比较
随着多媒体技术的发展，相继推出了许多压缩编码标准，目前主要有JPEG/M-JPEG、 H.261/H.263和MPEG等标准。 1、JPEG/M-JPEG ①、JPEG是一种静止图像的压缩标准，它是一种标准的帧内压缩编码方式。 当硬件处理速度足够快时，JPEG能用于实时动图像的视频压缩。 在画面变动较小的情况下能提供相当不错的图像质量，传输速度快，使用相当安全，缺点是数据量较大。 ②、M-JPEG源于JPEG压缩技术，是一种简单的帧内JPEG压缩，压缩图像质量较好，在画面变动情况下无马赛克，但是由于这种压缩本身技术限制，无法做到大比例压缩，录像时每小时约1-2GB空间，网络传输时需要2M带宽，所以无论录像或网络发送传输，都将耗费大量的硬盘容量和带宽，不适合长时间连续录像的需求，不大实用于视频图像的网络传输。 2、H.261/H.263
①、H.261标准通常称为P*64，H.261对全色彩、实时传输动图像可以达到较高的压缩比，算法由帧内压缩加前后帧间压缩编码组合而成，以提供视频压缩和解压缩的快速处理。 由于在帧间压缩算法中只预测到后1帧，所以在延续时间上比较有优势，但图像质量难以做到很高的清晰度，无法实现大压缩比和变速率录像等。 ②、H.263的基本编码方法与H.261是相同的，均为混合编码方法，但H.263为适应极低码率的传输，在编码的各个环节上作了改进，如以省码字来提高编码图像的质量，此外，H.263还吸取了MPEG的双向运动预测等措施，进一步提高帧间编码的预测精度，一般说，在低码率时，采用H.263只要一半的速率可获得和H.261相当的图像质量。 3、MPEG MPEG是压缩运动图像及其伴音的视音频编码标准，它采用了帧间压缩，仅存储连续帧之间有差别的地方，从而达到较大的压缩比。 MPEG现有MPEG—1、MPEG—2和MPEG—4三个版本，以适应于不同带宽和图像
图像/视频压缩国际标准与特点 通过近一个月对专业概论课程的学习，我对图像与视频的压缩有了初步的了解。以下是我结合老师课程内容与课外资料整理的图像/视频压缩国际标准与特点相关报告： 一、JPEG（Joint Photographic Expert Group） （一）全称Joint Photographic Experts Group《联合图像专家小组》，是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会。它制定出了第一套国标静态图像压缩标准：ISO 10918-1。 JPEG是ISO/IEC联合图像专家组制定的静止图像压缩标准，是适用于连续色调（包括灰度和彩色）静止图像压缩算法的国际标准。JPEG格式是目前网络上最流行的图像格式，是可以把文件压缩到最小的格式，即使采用细节几乎无损的10 级质量保存时，压缩比也可达 5：1。以BMP格式保存时得到4．28MB图像文件，在采用JPG格式保存时，其文件仅为178KB，压缩比达到24：1。经过多次比较，采用第8级压缩为存储空间与图像质量兼得的最佳方式。 JPEG格式又可分为标准JPEG、渐进式JPEG及JPEG2000三种格式: 1. 标准JPEG格式：此类型图档在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。 2. 渐进式JPEG格式：渐进式JPG为标准JPG的改良格式，可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容，而且存成渐进式JPG格式的档案比存成标准JPG 格式的档案要来得小，所以如果要在网页上使用图片，可以多用这种格式。 JPEC算法共有4种运行模式，其中一种是基于空间预测（DPCM）的无损压缩算法，另外3种是基于DCT的有损压缩算法。 （二）特点分析： 优点：摄影作品或写实作品支持高级压缩。 利用可变的压缩比可以控制文件大小。 支持交错（对于渐近式JPEG文件）。 广泛支持Internet标准。 缺点：有损耗压缩会使原始图片数据质量下降。 当编辑和重新保存JPEG文件时，JPEG会混合原始图片数据的质量下降。这种下降是累积性的。JPEG不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片。 二、JPEG-2000 （一）与以往的JPEG标准相比，JPEG-2000压缩率比JPEG高约30%，它有许多原先的标准所不可比拟的优点。JPEG-2000与传统JPEG最大的不同，在于它放弃了JPEG所采用的以DCT变换为主的分块编码方式，而改为以小波变换为主的多分辨率编码方式。首先，JPEG-2000能实现无损压缩（lossless compression）。在实际应用中，有一些重要的图像，如卫星遥感图像、医学图像、文物照片等，通常需要进行无损压缩。对图像进行无损编码的经典方法——预测法已经发展成熟，并作为一个标准写入了JPEG-2000中。 JPEG-2000还有一个很好的优点就是误码鲁棒性（robustness to bit error）好。因此使用JPEG-2000的系统稳定性好，运行平稳，抗干扰性好，易于操作。 JPEG-2000能实现渐进运输（progressive transmission），这是JPEG-2000的一个极其重要的特征。它可以先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，以满足用户的需要，这在网络传输中具有非常重大的意义。使用JPEG-2000下载一个图片，用户可先看到这个图片的轮廓或缩影，然后再决定是否下载。而且，下载时可以根据用户需要和带宽来决定下载图像
JPEG编码介绍 JPEG是一个比较成熟的图像有损压缩格式，图片经过转化变为JPEG图像后，仅会丢失人眼不易察觉的一些细节，在图像的清晰与大小中找到了一个很好的平衡点。 JPEG是Joint Photographic Exports Group的英文缩写，中文称之为联合图像专家小组。该小组隶属于ISO国际标准化组织，主要负责定制静态数字图像的编码方法，即所谓的JPEG算法。JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法、两种熵编码方法、四种编码模式。在实际应用中，JPEG图像编码算法使用的大多是离散余弦变换、Huffman编码、顺序编码模式，被人们称为JPEG的基本系统。下面将依次介绍JPEG编码的主要过程。 （1）颜色模式转换 JPEG采用的是YCrCb颜色空间，而BMP采用的是RGB颜色空间，要想对BMP图片进行压缩，首先需要进行颜色空间的转换。YCrCb颜色空间中，Y代表亮度，Cr,Cb则代表色度和饱和度(也有人将Cb,Cr两者统称为色度)，三者通常以Y,U,V来表示，即用U代表Cb，用V代表Cr。RGB和YCrCb之间的转换关系如下所示： Y = 0.299R+0.587G+0.114B Cb = -0.1687R-0.3313G+0.5B+128 Cr = 0.5R=0.418G-0.0813B+128 一般来说，C 值 (包括 Cb Cr) 应该是一个有符号的数字, 但这里通过加上128，使其变为8位的无符号整数，从而方便数据的存储和计算。 R = Y+1.402(Cr-128) G = Y-0.34414(Cb-128)-0.71414(Cr-128) B = Y+1.772(Cb-128) （2）采样 研究发现，人眼对亮度变换的敏感度要比对色彩变换的敏感度高出很多。因此，我们可以认为Y分量要比Cb,Cr分量重要的多。在BMP图片中，RGB三个分量各采用一个字节进行采样；而JPEG图片中，通常采用两种采样方式：YUV411和YUV422，它们所代表的意义是Y,Cb,Cr三个分量的数据取样比例一般是4：1：1或者4：2：2（4：1：1含义就是：在2x2的单元中，本应分别有4个Y，4个U，4个V值，用12个字节进行存储。经过4:1:1采样处理后，每个单元中的值分别有4个Y、1个U、1个V，只要用6个字节就可以存储了）。这样的采样方式，虽然损失了一定的精度但也在人眼不太察觉到的范围内减小了数据的存储量。当然，JPEG格式里面也允许将每个点的U,V值都记录下来。 （3）分块 由于后面的DCT变换是是对8x8的子块进行处理的，因此，在进行DCT变换之前必须把源图象数据进行分块。源图象中每点的3个分量是交替出现的，先要把这3个分量分开，存放到3张表中去。然后由左及右，由上到下依次读取8x8的子块，存放在长度为64的表中，即可以进行DCT变换。注意，编码时，程序从源数据中读取一个8x8的数据块后，进行DCT 变换，量化，编码，然后再读取、处理下一个8*8的数据块。 JPEG 编码是以每8x8个点为一个单位进行处理的. 所以如果原始图片的长宽不是 8 的倍数, 都需要先补成8的倍数, 使其可以进行一块块的处理。将原始图像数据分为8*8
视频编码组织和标准 视频编码标准化组织 在国际组织的独立和联合开发中，产生了很多重要的视频编解码标准。主要国际组织包括ISO/IEC MPEG、ITU-T、Google、Microsoft、AVS工作组和AOM联盟等。 ISO，全称International Standards Organization，即国际标准化组织。该组织下属 的MPEG(Motion Picture Experts Group)，即移动图像专家组主要负责面向视频存储、广播电视、网络传输的视频标准，主要制定了MPEG-1/MPEG-4等。 实际上，真正在业界产生较强影响力的标准均是由两个组织合作产生的。比如MPEG-2、H.264/AVC和H.265/HEVC等。 主要标准包括：JPEG、MJPEG、JPEG2000、H.261、MPEG-1、H.262/MPEG-2、H.263、MPEG-4 (Part2/ASP)、H.264/MPEG-4 (Part10/AVC)、H.265/MPEG-H (Part2/HEVC)、H.266/VVC、VP8/VP9、AV1、AVS1/AVS2、SVAC1/SVAC2等。 主要视频编码标准介绍 1. JPEG JPEG 是Joint Photographic Experts Group(联合图像专家小组)的缩写，是第一个国 际图像压缩标准。JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比 较好的重建质量，被广泛应用于图像、视频处理领域。 2. MJPEG JPEG标准所根据的算法是基于DCT（离散余弦变换）和可变长编码。JPEG的关键技术有变换编码、量化、差分编码、运动补偿、霍夫曼编码和游程编码等 此外，M-JPEG这种压缩方式并不是一个完全统一的压缩标准，不同厂家的编解码 器和存储方式并没有统一的规定格式。这也就是说，每个型号的视频服务器或编码板有自己的M-JPEG版本，所以在服务器之间的数据传输、非线性制作网络向服务 器的数据传输都根本是不可能的。 3. JPEG2000 4. H.261 H.261信源编码所采用的技术： 帧内编码/帧间编码判定：根据帧与帧之间的相关性判定，相关性高使用帧间编码，相关性低使用帧内编码。 帧内编码：对于帧内编码帧，直接使用DCT编码8×8的像素块。
图像压缩的国际标准 图像压缩是数字图像处理中的重要技术，它通过减少图像文件的大小，从而节省存储空间和传输带宽。随着数字图像在各个领域的广泛应用，图像压缩的国际标准也变得越来越重要。本文将介绍图像压缩的国际标准，以及这些标准的作用和意义。 首先，图像压缩的国际标准主要由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制定和管理。ISO/IEC 10918-1是图像压缩的国际标准之一，它定义了一种被广泛使用的图像压缩算法——JPEG。JPEG算法通过去除图像中的冗余信息和不可见细节，将图像压缩到较小的文件大小，同时保持图像的视觉质量。这一标准的制定，使得不同厂商生产的设备和软件能够相互兼容，用户可以自由地在不同平台上使用和传输JPEG格式的图像。 其次，图像压缩的国际标准还包括了一些针对特定应用领域的标准。比如，ISO/IEC 14495-1是针对无损图像压缩的国际标准，它定义了一种无损压缩算法——JPEG-LS。与JPEG算法不同，JPEG-LS算法能够在不损失图像质量的前提下，将图像文件压缩到更小的尺寸。这对于医学影像、卫星图像等对图像质量要求较高的领域来说，具有重要的意义。 除了JPEG和JPEG-LS，图像压缩的国际标准还涉及到了其他一些常见的压缩算法，比如PNG、GIF等。这些标准的制定，不仅促进了图像压缩技术的发展和应用，也为用户提供了更多的选择和便利。 图像压缩的国际标准在实际应用中发挥着重要的作用。首先，它为不同厂商和开发者提供了统一的规范和标准，使得他们能够更好地进行图像压缩技术的研发和应用。其次，它为用户提供了更广泛的图像格式支持，使得用户能够更加灵活地处理和传输图像文件。再次，它促进了图像压缩技术的国际交流与合作，推动了该领域的不断创新和进步。
JPEG是图像压缩编码标准 JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种常见的图像压缩编码标准，它 是一种无损压缩技术，可以有效地减小图像文件的大小，同时保持图像的高质量。JPEG压缩技术广泛应用于数字摄影、网页设计、打印和传真等领域，成为了图像 处理中不可或缺的一部分。 JPEG压缩编码标准的原理是基于人眼对图像细节的感知特性，通过去除图像 中的冗余信息和不可见细节，从而实现图像的压缩。在JPEG压缩中，图像被分割 成8x8像素的块，然后对每个块进行离散余弦变换（DCT），将图像从空间域转换到频域。接着，对DCT系数进行量化和编码，最后使用熵编码对图像进行压缩。 这样的压缩方式可以显著减小图像文件的大小，同时保持图像的视觉质量。 JPEG压缩标准的优点之一是可以根据需要选择不同的压缩比，从而在图像质 量和文件大小之间取得平衡。在数字摄影中，用户可以根据拍摄场景和要求选择不同的压缩比，以满足对图像质量和文件大小的需求。此外，JPEG格式的图像可以 在不同的设备和平台上进行广泛的应用和共享，具有很好的兼容性。 然而，JPEG压缩也存在一些缺点。由于JPEG是一种有损压缩技术，因此在高压缩比下会出现明显的失真和伪影。特别是在连续的编辑和保存过程中，图像的质量会逐渐下降，出现“JPEG失真”。因此，在图像处理中需要注意选择合适的压 缩比，避免过度压缩导致图像质量下降。 另外，JPEG格式不支持透明度和动画等高级特性，对于一些特殊的图像处理 需求可能不够灵活。在这种情况下，可以考虑使用其他图像格式，如PNG和GIF，来满足特定的需求。 总的来说，JPEG作为一种图像压缩编码标准，具有广泛的应用和重要的意义。它在数字摄影、网页设计、打印和传真等领域发挥着重要作用，为图像处理和传输提供了有效的解决方案。然而，在使用JPEG格式进行图像处理时，需要注意选择
余信息。JPEG算法框图如图：
1、使用正向离散余弦变换（Forward Discrete Cosine Transform，FDCT）把空间域表示的图变换成频率域表示的图。 2、使用加权函数对DCT系数进行量化，这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的。 3、使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。 译码或者叫做解压缩的过程与压缩编码过程正好相反。 JPEG算法与彩色空间无关，因此“RGB到YUV变换”和“YUV 到RGB变换”不包含在JPEG算法中。JPEG算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像，因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据，如RGB, YCbCr和CMYK。 二、JPEG算法的主要计算步骤 JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下： （1）正向离散余弦变换（FDCT）。 （2）量化（Quantization）。 （3）Z字形编码（Zigzag Scan）。 （4）使用差分脉冲编码调制（Differential Pulse Code Modulation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。 （5）使用行程长度编码（Run-Length Encoding，RLE）对交流系数（AC）进行编码。 （6）熵编码（Entropy Eoding）。 1、正向离散余弦变换 下面对正向离散余弦变换(FDCT)变换作几点说明。 （1）对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成若干个8×8的图像块，如图所示，并作为两维离散余弦变换DCT的输入。通过DCT变换，把能量集中在少数几个系数上。 （2）DCT变换使用下式计算：
它的逆变换使用下式计算： 上面两式中， C(u)，C(v) = (2)-1/2，当u, v = 0； C(u)，C(v) = 1，其他。 f(i, j)经DCT变换之后，F(0，0)是直流系数，其他为交流系数。 （3）在计算两维的DCT变换时，可使用下面的计算式把两维的DCT变换变成一维的DCT变换： 2、量化 量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化。量化的目的是减小非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目。量化是图像质量下降的最主要原因。 对于有损压缩算法，JPEG算法使用如下图所示的均匀量化器进行量化，量化步距是按照系数所在的位置和每种颜色分量的色调值来确定。因为人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此使用了
编码和压缩是处理音频、视频和图像等多媒体数据时必不可少的技术。通 过编码，原始数据被转换成适合存储或传输的格式；而压缩则是为了减少数据量，以节省存储空间和加快传输速度。在众多的编码及压缩标准中， 有三大标准被广泛使用，它们分别是：JPEG、MPEG 和 H.264。 1.JPEG（Joint Photographic Experts Group） JPEG 是一种广泛应用于图像压缩的编码标准，它由联合摄影专家组开发。JPEG 能够提供很好的压缩比例，同时保持较高的图像质量。这使得JPEG 成为数字摄影、网页设计和许多其他应用的首选格式。JPEG 支持多种颜色模式，包括 RGB、CMYK 和灰度。此外，JPEG 还支持渐进式显示，即图像可以逐步加载，让用户在等待完整图像加载时可以看到低分辨率的预览。 JPEG 压缩算法基于离散余弦变换（DCT），通过量化和哈夫曼编码实现数据的压缩。由于 JPEG 是有损压缩，因此在高压缩比下可能会出现图像质量的损失。为了在保持较高图像质量的同时实现较大的压缩比，JPEG 提 供了多种压缩级别供用户选择。 2.MPEG（Moving Picture Experts Group） MPEG 是一组用于音频和视频编码的标准，由动态图像专家组开发。MPEG 标准包括多种类型，如 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等。这些标准在不同的应用场景中有不同的特点和优势。 MPEG-1 主要用于 VCD 和 CD 的音视频编码，其视频编码分辨率较低，适用于较低的传输速率。MPEG-2 则用于 DVD、数字电视和高清电视等领域，提供了更高的分辨率和更好的图像质量。MPEG-4 是一种面向对象的编码标准，支持更多的交互功能，如虚拟现实、游戏等。 MPEG 编码算法基于运动补偿和离散余弦变换（DCT），通过帧间预测、运动估计和熵编码实现数据的压缩。与 JPEG 类似，MPEG 也是有损压缩， 但在保证一定图像质量的前提下，可以实现较高的压缩比。 3.H.264（High Efficiency Video Coding） H.264 是一种高性能的视频编码标准，由 ITU-T 视频编码专家组（VCEG）和 ISO/IEC 动态图像专家组（MPEG）共同开发。H.264 在许多方面都优于其他视频编码标准，如 MPEG-2、MPEG-4 等。它具有更高的压缩效率、更好的图像质量和更强的网络适应性。 H.264 编码算法采用了许多先进的技术，如帧内预测、帧间预测、整数变换、自适应二进制算术编码（CABAC）等。这些技术使得 H.264 在保持较低比特率的同时，能够提供高质量的视频图像。因此，H.264 被广泛应用于高清电视、视频会议、网络视频等领域。
各种视频压缩标准的区别和联系 视频压缩技术的发展趋势及最新研究进展 各种视频压缩标准的简介： 一、JPEG标准 JPEG包括两种压缩方法：有损压缩与无损压缩。有损压缩以DCT为基础，压缩比高，而无损压缩以预测压缩为基础，压缩比小。 JPEG应用于视频压缩的帧内压缩，采用有损压缩。 JPEG优良的品质，使他在短短几年内获得了极大的成功，被广泛应用于互联网和数码相机领域，网站上80%的图像都采用了JPEG压缩标准。 二、MPEG系列标准 MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写，于1988年成立，是为数字视/音频制定压缩标准的专家组，目前已拥有300多名成员，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司。MPEG组织最初得到的授权是制定用于“活动图像”编码的各种标准，随后扩充为“及其伴随的音频”及其组合编码。后来针对不同的应用需求，解除了“用于数字存储媒体”的限制，成为现在制定“活动图像和音频编码”标准的组织。MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21标准。 JPEG标准所根据的算法是基于DCT（离散余弦变换）和可变长编码。JPEG的关键技术有变换编码、量化、差分编码、运动补偿、霍夫曼编码和游程编码等。 1．MPEG-1标准 MPEG-1标准于1993年8月公布，用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。该标准包括五个部分： 第一部分说明了如何根据第二部分（视频）以及第三部分（音频）的规定，对音频和视频进行复合编码。第四部分说明了检验解码器或编码器的输出比特流符合前三部分规定的程。第五部分是一个用完整的C语言实现的编码和解码器。 该标准从颁布的那一刻起，MPEG-1取得一连串的成功，如VCD和MP3的大量使用，Windows95以后的版本都带有一个MPEG-1软件解码器，可携式MPEG-1摄像机等等。2．MPEG-2标准 MPEG组织于1994年推出MPEG-2压缩标准，以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。 MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率从每秒3兆比特～100兆比特，标准的正式规范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。 MPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：空间相关性和时间相关性。这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。如果我们能将这些冗余信息去除，只保留少量非相关信息进行传输，就可以大大节省传输频带。而接收机利用这些非相关信息，按照一定的解码算法，可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像。一个好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息。 MPEG-2的编码图像被分为三类，分别称为I帧，P帧和B帧。 I帧图像采用帧内编码方式，即只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性。
jpeg2000原理 JPEG2000是一种用于图像压缩和编码的标准，它采用了一种先进的压缩算法，能够在保持高质量图像的同时，显著减小文件的大小。JPEG2000的原理基于离散小波变换和熵编码。本文将详细介绍JPEG2000的原理和工作流程。 JPEG2000使用离散小波变换（DWT）来将图像转换为一组频域系数。通过将图像分解为不同的频带，DWT能够捕捉到图像中的不同尺度和方向的细节。这种分解过程是通过将图像分解为低频和高频子带来实现的。低频子带包含图像的整体结构和大部分能量，而高频子带则包含图像的细节信息。这种分解过程使得JPEG2000能够对图像进行局部处理，从而提高压缩效率。 接下来，JPEG2000使用基于小波系数的量化和编码过程来减小图像的大小。在量化过程中，JPEG2000根据不同子带的特性对小波系数进行量化。由于人眼对图像的敏感度不同，JPEG2000能够根据不同频带的重要性进行自适应量化，从而保留图像的重要细节。量化后，JPEG2000使用无损熵编码来进一步减小图像的大小。无损熵编码技术能够通过统计和建模来找出图像中的冗余信息，并将其移除。这种编码方法能够显著减小文件的大小，同时保持图像的高质量。 JPEG2000还具有一些其他的特性和优势。首先，JPEG2000支持
无损和有损压缩。无损压缩能够完全还原原始图像，适用于对图像质量要求较高的应用，如医学影像。而有损压缩则能够在一定程度上牺牲图像质量，但能够进一步减小文件的大小，适用于对图像质量要求较低的应用，如互联网传输。其次，JPEG2000还支持渐进传输和隔行扫描。渐进传输允许图像从低分辨率逐渐提高到高分辨率，使得用户能够在传输过程中逐步查看图像。隔行扫描则能够将图像的奇偶行分别编码，从而提高图像的显示效果。 在实际应用中，JPEG2000被广泛应用于许多领域，如卫星图像、数字摄影、医学影像等。由于其高压缩比和保持图像质量的能力，JPEG2000能够减少存储和传输的成本，并提高图像的可视化效果。此外，JPEG2000还具有良好的可扩展性和灵活性，能够适应不同的应用需求。 总结起来，JPEG2000是一种先进的图像压缩和编码标准，采用离散小波变换和熵编码的原理。通过将图像分解为频域系数，并通过量化和编码过程减小文件的大小，JPEG2000能够在保持高质量图像的同时，显著减小存储和传输的成本。在实际应用中，JPEG2000被广泛应用于各个领域，并取得了令人瞩目的成果。随着技术的不断发展，JPEG2000将在未来继续发挥重要作用，为图像压缩和编码领域带来更多的创新和进步。
多媒体技术及应用 JPEG图像压缩算法及其实现 罗群书 0411102班 2011211684
一、JEPG压缩算法（标准） (一)JPEG压缩标准 JPEG(Joint Photographic Experts Group)是一个由ISO/IEC JTC1/SC2/WG8和CCITT VIII/NIC于1986年底联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准。迄今为止，该组织已经指定了3个静止图像编码标准，分别为JPEG、JPEG-LS和JPEG2000。这个专家组于1991年前后指定完毕第一个静止图像压缩标准JPEG标准，并且成为国际上通用的标准。JPEG标准是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。 JPEG专家组开发了两种基本的静止图像压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用无损压缩算法时，其压缩比比较低，但可保证图像不失真。使用有损压缩算法时，其算法实现较为复杂，但其压缩比大，按25：1压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。 JPEG有4种工作模式，分别为顺序编码，渐近编码，无失真编码和分层编码，他们有各自的应用场合，其中基于顺序编码工作模式的JPEG压缩系统也称为基本系统，该系统采用单遍扫描完成一个图像分量的编码，扫描次序从左到右、从上到下，基本系统要求图像像素的各个色彩分量都是8bit，并可通过量化线性地改变DCT系统的量化结果来调整图像质量和压缩比。下面介绍图像压缩采用基于DCT的顺序模式有损压缩算法，该算法下的JPEG压缩为基本系统。 (二)JPEG压缩基本系统编码器 JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特性，将量化和无损压缩编码相结合来去掉视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息。基于基本系统的JPEG压缩编码器框图如图1所示，该编码器是对单个图像分量的处理，对于多个分量的图像，则首先应将图像多分量按照一定顺序和比例组成若干个最小压缩单元（MCU），然后同样按该编码器对每个MCU各个分量进行独立编码处理，最终图像压缩数据将由多个MCU压缩数据组成。 图1 JPEG压缩编码器结构框图
DCT 与JPEG 编码 JPEG 是用于灰度图与真彩图的静态图像压缩的国际标准，JPEG 主要采用了以DCT （Discrete Cosine Transform ，离散余弦变换）为基础的有损压缩算法，在本章中会作较为详细的介绍。 JPEG 2000则是用于二值图、灰度图、伪彩图和真彩图的静态图像压缩的新标准，它采用的是性能更优秀的DWT （Discrete Wavelet Transform ，离散小波变换），将在下一章介绍。 因为视频的帧内编码就是静态图像编码，所以JPEG 和JPEG 2000的编码算法也用于MPEG 的视频编码标准中。 8.1 DCT 与上一章所讲的几种熵编码不同，DCT （Discrete Cosine Transform 离散余弦变换）是一种变换型的源编码，使用十分广泛，也是JPEG 编码的一种基础算法。 DCT 将时间或空间数据变成频率数据，利用人的听觉和视觉对高频信号（的变化）不敏感和对不同频带数据的感知特征不一样等特点，可以对多媒体数据进行压缩。 8.1.1 余弦变换 DCT 是计算（Fourier 级数的特例）余弦级数之系数的变换。 若函数f (x ) 以2 l 为周期，在[-l , l ]上绝对可积，则f (x )可展开成Fourier 级数： ∑∞=⎪⎭ ⎫ ⎝⎛++=10sin cos 2)(n n n l x n b l x n a a x f ππ 其中 正弦变换 余弦变换 sin )(1 cos )(1⎰⎰--==l l n l l n dx l x n x f l b dx l x n x f l a ππ 若f (x )为奇或偶函数，有 a n ≡0或b n ≡0，则f (x )可展开为正弦或余弦级数： ∑∑∞=∞ =+==101 cos 2)( sin )(n n n n l x n a a x f l x n b x f ππ或
9.4 JPEG压缩编码标准 JPEG是联合图象专家组(Joint Picture Expert Group)的英文缩写，是国际标准化组织(ISO)和CCITT联合制定的静态图象的压缩编码标准。和相同图象质量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前静态图象中压缩比最高的。我们给出具体的数据来对比一下。例图采用Windows95目录下的Clouds.bmp，原图大小为640*480，256色。用工具SEA(version1.3)将其分别转成24位色BMP、24位色JPEG、GIF(只能转成256色)压缩格式、24位色TIFF压缩格式、24位色TGA压缩格式。得到的文件大小(以字节为单位)分别为：921,654，17,707，177,152，923,044，768,136。可见JPEG比其它几种压缩比要高得多，而图象质量都差不多(JPEG处理的颜色只有真彩和灰度图)。 正是由于JPEG的高压缩比，使得它广泛地应用于多媒体和网络程序中，例如HTML语法中选用的图象格式之一就是JPEG(另一种是GIF)。这是显然的，因为网络的带宽非常宝贵，选用一种高压缩比的文件格式是十分必要的。 JPEG有几种模式，其中最常用的是基于DCT变换的顺序型模式，又称为基线系统(Baseline)，以下将针对这种格式进行讨论。 1.JPEG的压缩原理 JPEG的压缩原理其实上面介绍的那些原理的综合，博采众家之长，这也正是JPEG有高压缩比的原因。其编码器的流程为： 图9.3 JPEG编码器流程 解码器基本上为上述过程的逆过程： 图9.4 解码器流程
8×8的图象经过DCT变换后，其低频分量都集中在左上角，高频分量分布在右下角(DCT变换实际上是空间域的低通滤波器)。由于该低频分量包含了图象的主要信息(如亮度)，而高频与之相比，就不那么重要了，所以我们可以忽略高频分量，从而达到压缩的目的。如何将高频分量去掉，这就要用到量化，它是产生信息损失的根源。这里的量化操作，就是将某一个值除以量化表中对应的值。由于量化表左上角的值较小，右上角的值较大，这样就起到了保持低频分量，抑制高频分量的目的。JPEG使用的颜色是YUV格式。我们提到过，Y分量代表了亮度信息，UV分量代表了色差信息。相比而言，Y分量更重要一些。我们可以对Y采用细量化，对UV采用粗量化，可进一步提高压缩比。所以上面所说的量化表通常有两张，一张是针对Y的；一张是针对UV的。 上面讲了，经过DCT变换后，低频分量集中在左上角，其中F(0，0)(即第一行第一列元素)代表了直流(DC)系数，即8×8子块的平均值，要对它单独编码。由于两个相邻的8×8子块的DC系数相差很小，所以对它们采用差分编码DPCM，可以提高压缩比，也就是说对相邻的子块DC系数的差值进行编码。8×8的其它63个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。这里出现一个问题：这63个系数应该按照怎么样的顺序排列？为了保证低频分量先出现，高频分量后出现，以增加行程中连续“0”的个数，这63个元素采用了“之”字型(Zig-Zag)的排列方法，如图9.5所示。 图9.5 Zig-Zag 这63个AC系数行程编码的码字用两个字节表示，如图9.6所示。